JP2022037495A - X-ray ct apparatus, image processing method and program - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本明細書等に開示の実施形態は、X線CT装置、画像処理方法及びプログラムに関する。 The embodiments disclosed in the present specification and the like relate to an X-ray CT apparatus, an image processing method, and a program.
従来、X線CT装置では、被検体の撮影を行う際に、オペレータ等によって撮影範囲となるFOV(Fields of View)が設定されている。また、従来、撮影によって得られたFOV内のカウント値の傾向から、FOVの外側に存在する被検体の領域と他の領域(空気)との境界位置を推算し、当該境界までのカウント値の減衰曲線を予測することで、FOVを疑似的に拡張する技術(FOV拡張補正、eFOV等ともいう)が提案されている。 Conventionally, in an X-ray CT apparatus, an FOV (Fields of View), which is an imaging range, is set by an operator or the like when photographing a subject. Further, conventionally, the boundary position between the region of the subject existing outside the FOV and another region (air) is estimated from the tendency of the count value in the FOV obtained by imaging, and the count value up to the boundary is estimated. A technique (also referred to as FOV expansion correction, eFOV, etc.) for pseudo-expanding the FOV by predicting the decay curve has been proposed.
しかしながら、従来の技術では、FOVの外側の空気との境界位置は推算によって導出されるものであるため、実際の境界位置とは異なる可能性がある。そのため、誤った境界位置に基づいてFOVの拡張が行われると、再構成等によって得られる画像の画質が低下する可能性があった。 However, in the conventional technique, the boundary position with the air outside the FOV is derived by estimation, so that it may be different from the actual boundary position. Therefore, if the FOV is expanded based on an erroneous boundary position, the image quality of the image obtained by reconstruction or the like may deteriorate.
本明細書等に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、FOVの拡張によって得られる画像の画質を向上させることである。ただし、本明細書等に開示の実施形態により解決される課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を、本願明細書に開示の実施形態が解決する他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems to be solved by the embodiments disclosed in the present specification and the like is to improve the image quality of the image obtained by expanding the FOV. However, the problems solved by the embodiments disclosed in the present specification and the like are not limited to the above problems. The problem corresponding to each effect by each configuration shown in the embodiment described later can be positioned as another problem solved by the embodiment disclosed in the present specification.
実施形態に係るX線CT装置は、撮影系と、回転フレームと、第1の取得部と、第2の取得部と、再構成処理部とを備える。撮影系は、X線管と当該X線管から照射され被検体を透過したX線を検出するX線検出器とを有する。回転フレームは、前記撮影系を前記被検体の周りに回転可能に支持する。第1の取得部は、前記撮影系を第1の配置とした状態で前記回転フレームを回転させることにより、前記X線検出器の検出結果を示す第1の投影データを取得する。第2の取得部は、前記被検体に対して前記撮影系を前記回転フレームの回転面に水平な面内方向に相対移動させた第2の配置とした状態で、前記第1の投影データに含まれない前記被検体の検出結果を含んだ第2の投影データを取得する。再構成処理部は、前記第1の投影データと前記第2の投影データとに基づいて再構成処理を実行する。 The X-ray CT apparatus according to the embodiment includes a photographing system, a rotating frame, a first acquisition unit, a second acquisition unit, and a reconstruction processing unit. The imaging system includes an X-ray tube and an X-ray detector that detects X-rays irradiated from the X-ray tube and transmitted through the subject. The rotating frame rotatably supports the imaging system around the subject. The first acquisition unit acquires the first projection data showing the detection result of the X-ray detector by rotating the rotation frame with the photographing system in the first arrangement. The second acquisition unit is used for the first projection data in a state in which the imaging system is relatively moved in the in-plane direction horizontal to the rotation surface of the rotation frame with respect to the subject. The second projection data including the detection result of the subject which is not included is acquired. The reconstruction processing unit executes the reconstruction processing based on the first projection data and the second projection data.
以下、図面を参照しながら、X線CT装置の実施形態について詳細に説明する。また、本願に係るX線CT装置は、以下に示す実施形態によって限定されるものではない。また、実施形態は、内容に矛盾が生じない範囲で他の実施形態や従来技術との組み合わせが可能である。また、以下の説明において、同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the X-ray CT apparatus will be described in detail with reference to the drawings. Further, the X-ray CT apparatus according to the present application is not limited to the embodiments shown below. Further, the embodiment can be combined with other embodiments or conventional techniques as long as the contents do not conflict with each other. Further, in the following description, common reference numerals will be given to similar components, and duplicate description will be omitted.
また、以下の実施形態で説明するX線CT装置は、フォトンカウンティングCTを実行可能な装置である。すなわち、以下の実施形態で説明するX線CT装置は、フォトンカウンティング方式のX線検出器(光子計数型検出器)を用いて被検体を透過したX線を計数することで、X線CT画像データを再構成可能な装置である。また、以下の実施形態において、X線CT装置が行うスキャン(以下、「撮影」ともいう)とは、コンベンショナルスキャン又はヘリカルスキャンを意味する。 Further, the X-ray CT apparatus described in the following embodiment is an apparatus capable of performing photon counting CT. That is, the X-ray CT apparatus described in the following embodiment counts the X-rays that have passed through the subject using a photon counting type X-ray detector (photon counting type detector), thereby counting the X-ray CT image. It is a device that can reconstruct data. Further, in the following embodiments, the scan performed by the X-ray CT apparatus (hereinafter, also referred to as “photographing”) means a conventional scan or a helical scan.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係るX線CT装置の構成例を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係るX線CT装置1は、架台装置10と、寝台装置30と、コンソール装置40とを有する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an X-ray CT apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
ここで、図1においては、非チルト状態での回転フレーム13の回転軸又は寝台装置30の天板33の長手方向をZ軸方向とする。また、Z軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をX軸方向とする。また、Z軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をY軸方向とする。なお、図1は、説明のために架台装置10を複数方向から描画したものであり、X線CT装置1が架台装置10を1つ有する場合を示す。
Here, in FIG. 1, the longitudinal direction of the rotation axis of the
架台装置10は、X線管11と、X線検出器12と、回転フレーム13と、X線高電圧装置14と、制御装置15と、ウェッジ16と、コリメータ17と、DAS(Data Acquisition System)18とを有する。
The
X線管11は、熱電子を発生する陰極(フィラメント)と、熱電子の衝突を受けてX線を発生する陽極(ターゲット)とを有する真空管である。X線管11は、X線高電圧装置14からの高電圧の印加により、陰極から陽極に向けて熱電子を照射することで、被検体Pに対し照射するX線を発生する。
The
X線検出器12は、光子計数型検出器であり、X線光子が入射するごとに、当該X線光子のエネルギー値を計測可能な信号を出力する。X線光子は、例えば、X線管11から照射され被検体Pを透過したX線光子である。X線検出器12は、X線光子が入射するごとに、1パルスの電気信号(アナログ信号)を出力する複数の検出素子を有する。電気信号(パルス)の数を計数することで、各検出素子に入射したX線光子の数(カウント数)を計数することが可能である。また、この信号に対して、処理の演算処理を行なうことで、当該信号の出力を引き起こしたX線光子のエネルギー値を計測することができる。例えば、X線検出器12は、検出素子が、チャンネル方向(図1中のX軸方向)にN列、スライス方向(図1中のZ軸方向)にM列配置された面検出器である。
The
上記の検出素子は、例えば、シンチレータと光電子増倍管等の光センサとにより構成される。かかる場合、X線検出器12は、入射したX線光子をシンチレータによりシンチレータ光に変換し、シンチレータ光を光電子増倍管等の光センサにより電気信号に変換する間接変換型の検出器となる。また、上記した検出素子は、例えば、CdTe(テルル化カドミウム:cadmium telluride)やCdZnTe(テルル化カドミウム亜鉛:cadmium Zinc telluride)等の半導体検出素子に電極が配置されたものである。かかる場合、X線検出器12は、入射したX線光子を、直接、電気信号に変換する直接変換型の検出器となる。
The above-mentioned detection element is composed of, for example, a scintillator and an optical sensor such as a photomultiplier tube. In such a case, the
X線検出器12は、上記した検出素子と、検出素子に接続されて、検出素子が検出したX線光子を計数するASIC(Application Specific Integrated Circuit)とを複数有する。ASICは、検出素子が出力した個々の電荷を弁別することで、検出素子に入射したX線光子の数を計数する。また、ASICは、個々の電荷の大きさに基づく演算処理を行なうことで、計数したX線光子のエネルギーを計測する。さらに、ASICは、X線光子の計数結果をデジタルデータとしてDAS18に出力する。
The
回転フレーム13は、X線管11とX線検出器12とを対向支持し、制御装置15によってX線管11とX線検出器12とを、天板33(被検体P)の周りに回転させる円環状のフレームである。例えば、回転フレーム13は、アルミニウムを材料とした鋳物である。また、回転フレーム13は、X線管11及びX線検出器12に加えて、X線高電圧装置14やウェッジ16、コリメータ17を支持する。また、回転フレーム13は、DAS18等や図示しない種々の構成を更に支持することもできる。
The rotating
ウェッジ16は、X線管11から照射されたX線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ16は、X線管11から被検体Pへ照射されるX線が、予め定められた分布になるように、X線管11から照射されたX線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ16は、ウェッジフィルタ(wedge filter)やボウタイフィルタ(bow-tie filter)であり、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウム等を加工したフィルタである。
The
コリメータ17は、ウェッジ16を透過したX線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。なお、コリメータ17は、X線絞り部の一例である。また、図1においては、X線管11とコリメータ17との間にウェッジ16が配置される場合を示すが、X線管11とウェッジ16との間にコリメータ17が配置される場合であってもよい。この場合、ウェッジ16は、X線管11から照射され、コリメータ17により照射範囲が制限されたX線を透過して減衰させる。
The
X線高電圧装置14は、変圧器(トランス)及び整流器等の電気回路を有し、X線管11に印加する高電圧を発生する高電圧発生装置と、X線管11が発生するX線に応じた出力電圧の制御を行うX線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であってもよい。なお、X線高電圧装置14は、回転フレーム13に設けられてもよいし、図示しない固定フレームに設けられても構わない。
The X-ray high-
制御装置15は、CPU(Central Processing Unit)等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置15は、入力インタフェース43からの入力信号を受けて、架台装置10及び寝台装置30の動作制御を行う。なお、制御装置15は架台装置10に設けられてもよいし、コンソール装置40に設けられてもよい。
The
例えば、制御装置15は、回転フレーム13の回転や架台装置10のチルト動作等について制御を行う。一例を挙げると、制御装置15は、架台装置10をチルトさせる制御として、入力された傾斜角度(チルト角度)情報により、X軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム13を回転させる。
For example, the
また、本実施形態のX線CT装置1では、X線管11、X線検出器12、ウェッジ16、及びコリメータ17等で構成される撮影系19と、寝台装置30(天板33)との相対的な配置位置を変更するための機構(以下、移動機構ともいう)を備えている。制御装置15は、移動機構の動作を制御することで、撮影系19と寝台装置30との配置関係を変更する。
Further, in the
図2は、移動機構の動作例を説明するための図である。図2では、説明の簡略化のため、撮影系19を構成する各部のうち、X線管11とX線検出器12との配置位置を示している。なお、X線管11は、FOVに応じたファン角2θでX線を照射する。また、X線検出器12は、天板33を挟む位置でX線管11と対向して配置され、天板33上の被検体Pを透過したX線光子を検出する。
FIG. 2 is a diagram for explaining an operation example of the moving mechanism. FIG. 2 shows the arrangement positions of the
移動機構は、制御装置15の制御の下、寝台装置30に対して撮影系19を回転フレーム13の回転面の面内方向又は回転面に直交する方向に相対移動させる。ここで、X軸及びY軸で形成される面は、回転フレーム13の回転面に対応し、X軸及びY軸の方向が、回転面に水平な面内方向に対応する。また、Z軸方向は、回転フレーム13の回転面に直交する面外方向に対応する。例えば、移動機構は、図2に示すように、デフォルトの位置A1に配置されている撮影系19(X線管11、X線検出器12)を、X軸方向に移動量M1分を相対移動させることで、破線で示す位置A2に撮影系19を配置する。
Under the control of the
移動機構の構成は特に問わず、種々の構成を採用することが可能である。例えば、移動機構は、架台装置10内での回転フレーム13の配置位置を、X軸又はY軸方向に移動可能な構成としてもよい。この場合、移動機構は、例えば図2に示すように、回転フレーム13の配置位置をX方向に移動させることで、寝台装置30(天板33)に対する撮影系19の相対位置を、位置A1から位置A2に移動させる。
The configuration of the moving mechanism is not particularly limited, and various configurations can be adopted. For example, the moving mechanism may have a configuration in which the arrangement position of the
また、移動機構は、回転フレーム13上における撮影系19の配置位置を、X軸又はY軸方向に移動可能な構成としてもよい。この場合、移動機構は、例えば図2に示すように、回転フレーム13上における撮影系19の配置位置をX方向に移動させることで、寝台装置30(天板33)に対する撮影系19の相対位置を、位置A1から位置A2に移動させる。また、この場合、移動機構は、撮影系19を構成するX線管11及びX線検出器12の何れか一方を移動させる形態としてもよい。なお、移動機構は、撮影系19を構成する他の要素については、X線管11やX線検出器12の移動に付随して移動を行うものとする。
Further, the moving mechanism may have a configuration in which the arrangement position of the photographing
また、移動機構は、図3に示すように、撮影系19(X線管11、X線検出器12)に対する天板33の配置位置を移動可能な構成としてもよい。ここで、図3は、移動機構の他の動作例を説明するための図である。
Further, as shown in FIG. 3, the moving mechanism may have a configuration in which the arrangement position of the
図3において、移動機構は、制御装置15の制御の下、撮影系19に対する天板33の配置位置を、X軸方向及びY軸方向の何れかに移動させる。例えば、移動機構は、天板33をX軸方向に移動量M1分移動させることで、破線で示す位置に天板33を配置する。これにより、移動機構は、寝台装置30(天板33)に対する撮影系19の相対位置を、位置A1から位置A2に移動させることができる。
In FIG. 3, the moving mechanism moves the arrangement position of the
上述した移動機構の動作により、撮影系19によって撮影される被検体Pの範囲、つまりFOVは、撮影系19又は天板33の移動に伴い変化することになる。なお、本実施形態では、撮影系19の配置位置を移動可能な構成について説明する。
Due to the operation of the moving mechanism described above, the range of the subject P imaged by the photographing
図1に戻り、DAS18は、X線検出器12から入力された計数結果に基づいて検出データを生成する。検出データは、例えば、サイノグラムである。サイノグラムは、X線管11の各位置(以下、ビュー角度ともいう)において各検出素子に入射した計数処理の結果を並べたデータである。サイノグラムは、ビュー方向及びチャンネル方向を軸とする2次元直交座標系に、計数処理の結果を並べたデータである。DAS18は、例えば、X線検出器12におけるスライス方向の列単位で、サイノグラムを生成する。ここで、計数処理の結果は、エネルギービンごとのX線の光子数を割り当てたデータである。例えば、DAS18は、X線管11から照射されて被検体Pを透過したX線に由来する光子(X線光子)を計数し、当該計数したX線光子のエネルギーを弁別して計数処理の結果とする。DAS18は、生成した検出データをコンソール装置40へ転送する。DAS18は、例えば、プロセッサにより実現される。
Returning to FIG. 1, the
DAS18が生成したデータは、回転フレーム13に設けられた発光ダイオード(Light Emitting Diode: LED)を有する送信機から、光通信によって、架台装置10の非回転部分(例えば、図示しない固定フレーム等)に設けられた、フォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置40へと転送される。ここで、非回転部分とは、例えば、回転フレーム13を回転可能に支持する固定フレーム等である。なお、回転フレーム13から架台装置10の非回転部分へのデータの送信方法は、光通信に限らず、非接触型の如何なるデータ伝送方式を採用してもよいし、接触型のデータ伝送方式を採用しても構わない。
The data generated by the
寝台装置30は、撮影対象の被検体Pを載置、移動させる装置であり、基台31と、寝台駆動装置32と、天板33と、支持フレーム34とを有する。基台31は、支持フレーム34を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置32は、被検体Pが載置された天板33を、天板33の長軸方向(Z軸方向)に移動する駆動機構であり、モータ及びアクチュエータ等を含む。支持フレーム34の上面に設けられた天板33は、被検体Pが載置される板である。なお、寝台駆動装置32は、天板33に加え、支持フレーム34を天板33の長軸方向に移動してもよい。また、寝台駆動装置32は、天板33を、天板33の短軸方向(X軸方向)や上下方向(Z軸方向)に移動してもよい。この場合、寝台駆動装置32は、上述した移動機構の一例として機能する。
The
コンソール装置40は、メモリ41と、ディスプレイ42と、入力インタフェース43と、処理回路44とを有する。なお、コンソール装置40は架台装置10とは別体として説明するが、架台装置10にコンソール装置40又はコンソール装置40の各構成要素の一部が含まれてもよい。
The
メモリ41は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。メモリ41は、例えば、検出データやCT画像データを記憶する。また、例えば、メモリ41は、X線CT装置1に含まれる回路がその機能を実現するためのプログラムを記憶する。
The
ディスプレイ42は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ42は、処理回路44によって生成された各種の画像を表示したり、操作者から各種の操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)を表示したりする。また、ディスプレイ42は、撮影の待ち時間に関する情報などを表示する。なお、撮影の待ち時間に関する情報については、後に詳述する。例えば、ディスプレイ42は、液晶ディスプレイやCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイである。ディスプレイ42は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置40本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、ディスプレイ42は、表示部の一例である。
The display 42 displays various information. For example, the display 42 displays various images generated by the
入力インタフェース43は、操作者から各種の入力操作を受け付けて、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路44に出力する。また、例えば、入力インタフェース43は、X線の照射領域の条件や、スキャン条件、CT画像データを再構成する際の再構成条件、CT画像データから後処理画像を生成する際の画像処理条件等の入力操作を操作者から受け付ける。なお、以下では操作者によって設定されるX線の照射領域を、基準FOVともいう。
The
例えば、入力インタフェース43は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等により実現される。なお、入力インタフェース43は、架台装置10に設けられてもよい。また、入力インタフェース43は、コンソール装置40本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、入力インタフェース43は、マウスやキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、コンソール装置40とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路44へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース43の例に含まれる。
For example, the
処理回路44は、X線CT装置1全体の動作を制御する。例えば、処理回路44は、制御機能441、前処理機能442、判定機能443、拡張機能444、変換機能445、再構成処理機能446、及び画像処理機能447を実行する。ここで、制御機能441は、第1の取得部の一例である。判定機能443、拡張機能444、及び変換機能445は、第2の取得部の一例である。また、判定機能443は、特定部の一例である。また、変換機能445は、変換部の一例である。また、再構成処理機能446は、再構成処理部の一例である。
The
例えば、図1に示す処理回路44の構成要素である制御機能441、前処理機能442、判定機能443、拡張機能444、変換機能445、再構成処理機能446、及び画像処理機能447が実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ41内に記録されている。処理回路44は、例えば、プロセッサであり、メモリ41から各プログラムを読み出し、実行することで読み出した各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路44は、図1の処理回路44内に示された各機能を有することとなる。
For example, each of the
なお、図1においては、制御機能441、前処理機能442、判定機能443、拡張機能444、変換機能445、再構成処理機能446、及び画像処理機能447の各処理機能が単一の処理回路44によって実現される場合を示したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、処理回路44は、複数の独立したプロセッサを組み合わせて構成され、各プロセッサが各プログラムを実行することにより各処理機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路44が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。
In FIG. 1, each processing function of the
制御機能441は、入力インタフェース43を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、各種処理を制御する。具体的には、制御機能441は、架台装置10で行なわれるスキャンを制御する。また、制御機能441は、操作者からX線の照射領域の入力操作を受け付けることにより、X線の照射領域となる基準FOVを設定する。
The
また、制御機能441は、X線検出器12、X線高電圧装置14、制御装置15、DAS18及び寝台駆動装置32の動作を制御することで、架台装置10における計数結果の収集処理を制御する。一例を挙げると、制御機能441は、位置決め画像(スキャノ画像)を収集する位置決めスキャン及び診断に用いる画像を収集する撮影(本スキャン)における投影データの収集処理をそれぞれ制御する。
Further, the
また、制御機能441は、メモリ41が記憶する各種画像データや、撮影に関する情報等をディスプレイ42に表示するように制御する。
Further, the
前処理機能442は、DAS18から出力される検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施したデータを生成する。なお、以下では、前処理前のデータ(検出データ)および前処理後のデータを総称して投影データともいう。
The
判定機能443は、基準FOVの撮影で得られたX線検出器12の計数結果や、投影データに基づき、基準FOV外の領域に被検体Pが存在するか否かを判定する。具体的には、判定機能443は、回転フレーム13の回転に伴い、複数角度の撮影で得られた計数結果の各々や投影データに基づき、基準FOV外に被検体Pが存在するか否かを判定する。以下、図4を参照して、判定機能443の動作例について説明する。
The
図4は、投影データの一例を示す図である。ここで、図4は、一連のビュー角度による撮影で得られた、サイノグラムの一例を示している。横軸は、チャンネルの位置(チャンネル位置)を意味し、縦軸は、ビュー角度を意味する。 FIG. 4 is a diagram showing an example of projection data. Here, FIG. 4 shows an example of a synogram obtained by shooting with a series of viewing angles. The horizontal axis means the position of the channel (channel position), and the vertical axis means the view angle.
上述したように、X線CT装置1による撮影は、被検体Pの周囲を回転フレーム13が回転しながら行われる。そのため、被検体Pの各部を透過したX線光子がサイノグラム上に描く軌跡はサインカーブとなる。つまり,サイノグラムは、複数の異なるサインカーブが重畳することで構成される。一方、例えば部位B1~B6に示すように、サインカーブの曲線が途切れた欠損部位は、一連のビュー角度による撮影の際に、被検体Pの一部が基準FOVから逸脱した所謂トランケ―ションの状態を示す、トランケ―ション部分となる。
As described above, the imaging by the
判定機能443は、サイノグラムの曲線形状に基づき、当該曲線に欠損部位を検出した場合に、基準FOV外の領域に被検体Pが存在すると判定する。そして、判定機能443は、欠損部位を検出したチャンネルの方向(以下、拡張方向ともいう)と、欠損部位を検出したビュー角度の範囲(以下、拡張角度ともいう)を特定する。ここで、拡張方向は、第1の配置位置(例えば、図2の位置A1)の撮影で捕捉することができなかった被検体Pの部位が存在する方向に対応する。また、拡張角度は、第1の配置位置(例えば、図2の位置A1)の撮影で、被検体Pの部位(一部)を捕捉することができなかった角度に対応する。
The
なお、判定機能443は、欠損部位の曲線形状を推定することで、サイノグラムの曲線が滑らかに接続するために必要なチャンネル数(以下、移動量ともいう)を導出する構成としてもよい。ここで、移動量は、第1の配置位置(例えば、図2の位置A1)の撮影で捕捉することができなかった被検体の部位を撮影可能な位置までの、撮影系19の移動量に対応する。
The
拡張機能444は、判定機能443で基準FOV外の領域に被検体Pが存在すると判定された場合に、移動機構を制御し、撮影系19と天板33との相対的な位置関係を移動させることで、基準FOV外の領域の撮影を実行させる。
The
具体的には、拡張機能444は、制御機能441と協働し、特定された拡張角度での撮影を、判定機能443で特定された拡張方向に撮影系19を移動させた状態で実行させる。ここで、天板33に対する撮影系19の移動方向は、サイノグラムで欠損部位が存在したチャンネル方向となる。なお、拡張方向への移動量は、予め定められた移動量であってもよいし、判定機能443で導出された移動量であってもよい。
Specifically, the
以下、図2及び図5を参照しながら、拡張機能444の動作例について説明する。ここで、図5(a)、図5(b)は、計数結果の一例を示す図である。
Hereinafter, an operation example of the
図2に示すように、撮影系19(X線管11、X線検出器12)がデフォルトの位置A1にある場合、天板33上の被検体Pを或るビュー角度で撮影すると、被検体Pの一部(右端部)がファンビームの範囲から逸脱する場合がある。この場合、ファンビームから外れた部分は基準FOV外の領域となるため、基準FOVでは捕捉することができなくなる。
As shown in FIG. 2, when the photographing system 19 (
この場合、X線検出器12の計数結果は、図5(a)に示すように、投影データの投影パスのうち右端に対応するチャンネル位置CH1で、カウント値が途切れた状態となる。ここで、横軸は、X線検出器12のチャンネル位置を意味し、縦軸は、X線光子のカウント値を意味する。また、この場合、X線検出器12の計数結果から生成されるサイノグラムでは、上述したように、図5のビュー角度で欠損部位が生じることになる。
In this case, as shown in FIG. 5A, the count result of the
従来では、撮影によって得られたFOV内のカウント値の傾向から、FOVの外側に存在する被検体Pの領域と他の領域(空気)との境界位置を推算し、当該境界までのカウント値の減衰曲線を予測することで、FOVを疑似的に拡張することが行われている。 Conventionally, the boundary position between the region of the subject P existing outside the FOV and another region (air) is estimated from the tendency of the count value in the FOV obtained by imaging, and the count value up to the boundary is estimated. By predicting the decay curve, the FOV is quasi-extended.
しかしながら、この手法では、例えば図2に示すように、被検体Pの基準FOV外の領域に病巣等の高吸収物質Paが存在するような場合に、この高吸収物質Paを捕捉することができないため、高吸収物質Paの存在を反映した画像を再現することはできない。また、FOVの外側に存在する被検体Pと空気との境界位置は推算によって導出されるものであるため、実際の境界位置とは異なる可能性がある。そのため、誤った境界位置に基づいて投影データが生成されると、再構成によって得られる画像の画質が低下する可能性があった。 However, with this method, for example, as shown in FIG. 2, when a highly absorbent substance Pa such as a lesion is present in a region outside the reference FOV of the subject P, this highly absorbent substance Pa cannot be captured. Therefore, it is not possible to reproduce an image that reflects the presence of the highly absorbent substance Pa. Further, since the boundary position between the subject P and the air existing outside the FOV is derived by estimation, it may be different from the actual boundary position. Therefore, if the projection data is generated based on the wrong boundary position, the image quality of the image obtained by the reconstruction may be deteriorated.
一方、本実施形態の拡張機能444では、基準FOV外の領域に被検体Pが存在する場合、被検体Pが存在する拡張方向(例えば図2の移動量M1の方向)に撮影系19を移動させ、欠損部位が生じた拡張角度で撮影を行わせる。これにより、基準FOV外の領域に存在する被検体Pの部分は、撮影系19の移動に伴い変移した基準FOV(ファンビーム)の範囲に収まることになる。また、撮影系19の移動に伴い、被検体Pの領域と他の領域(空気)との境界位置を捕捉することができるため、実際の境界位置を特定することができる。
On the other hand, in the
また、この場合、移動後の位置(例えば図2の位置A2)での撮影で得られた計数結果と、移動前の位置(例えば図2の位置A1)での撮影で得られた計数結果とを、後述する変換機能445で統合すると、その統合結果は図5(b)に示す状態となる。
Further, in this case, the counting result obtained by shooting at the position after the movement (for example, the position A2 in FIG. 2) and the counting result obtained by shooting at the position before the movement (for example, the position A1 in FIG. 2). Is integrated by the
図5(b)では、位置A2の撮影で得られた計数結果を破線で示している。ここで、チャンネル位置CH2は、被検体Pと空気との境界位置を意味し、移動後の計数結果から特定されるものである。また、位置A2の計数結果のうち、破線で示す曲線の山部は、高吸収物質Paの計数結果を表している。つまり、撮影系19の移動により、位置A1の撮影では基準FOVの外側に存在した高吸収物質Paを捕捉することができる。以下、拡張機能444の処理(拡張処理)で得られた計数結果や投影データを追加投影データともいう。
In FIG. 5B, the counting result obtained by photographing the position A2 is shown by a broken line. Here, the channel position CH2 means the boundary position between the subject P and the air, and is specified from the counting result after the movement. Further, among the counting results of the position A2, the mountain portion of the curve shown by the broken line represents the counting result of the highly absorbent substance Pa. That is, by moving the photographing
なお、図4で説明したサイノグラムの部位B1~B6のように、チャンネル方向の両側に欠損部位が存在する場合、チャンネル方向の両側に撮影系19を移動させる必要がある。この場合、拡張機能444は、撮影系19を移動させるチャンネル方向を交互に切り替えながら基準FOV外の領域の撮影を実行させる。
When there are defective parts on both sides in the channel direction as in the parts B1 to B6 of the synogram described with reference to FIG. 4, it is necessary to move the photographing
例えば、拡張機能444は、部位B1~B6毎に、チャンネル方向を切り替えながら撮影を行う形態としてもよい。
For example, the
また、例えば、拡張機能444は、一方のチャンネル方向に移動させ、当該チャンネル方向に存在する欠損部位の拡張角度をまとめて撮影した後、他方のチャンネル方向に移動させ、当該チャンネル方向に存在する欠損部位の拡張角度をまとめて撮影してもよい。このように、片方のチャンネル方向ずつまとめて撮影を行うことで、追加投影データの取得を効率的に行うことができる。
Further, for example, the
また、拡張機能444は、撮影系19を移動させる際に、コリメータ17を制御することで、移動前の基準FOVで撮影された範囲にX線が照射されないよう、照射範囲を絞り込む制御を行ってもよい。具体的には、拡張機能444は、撮影系19の移動により拡張された基準FOVの範囲にX線が照射されるよう、コリメータ17の絞りを調整する。これにより、被検体Pに照射されるX線の線量を抑えることができるため、安全性の向上を図ることができる。
Further, the
図1に戻り、変換機能445は、拡張機能444の拡張処理により追加投影データが得られた場合に、前処理機能442と協働することで、追加投影データを移動前の撮影で得られた投影データに統合するための変換処理を実行する。
Returning to FIG. 1, the
変換処理の方法は特に問わず、種々の方法を用いることができる。以下では、変換処理の処理例として2つの方法を説明する。 The conversion processing method is not particularly limited, and various methods can be used. Hereinafter, two methods will be described as processing examples of the conversion processing.
まず、図6を参照して変換処理の第1の方法について説明する。図6は、拡張機能444が実行する変換処理の一例を説明するための図である。なお、図6は、図2で説明した、移動前後における撮影系19(X線管11)の各位置(A1、A2)と、被検体P(天板33)との位置関係を示している。
First, a first method of conversion processing will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the conversion process executed by the
また、図6では、X線管11の焦点から回転フレーム13の回転中心までの距離(焦点-回転中心間距離)をLとしている。また、X線管11は、ファン角2θでファンビームでX線を照射し、位置A1と位置A2とで投影データ(追加投影データ)が既に取得されているものとする。
Further, in FIG. 6, the distance (distance between the focal point and the center of rotation) from the focal point of the
まず、変換機能445は、位置A1の撮影で投影データが得られた際の投影パス(ファン角)を、位置A2の撮影で追加投影データが得られた際の投影パスの位置まで拡大することで、追加投影データを、投影データを再構成する際のジオメトリ(再構成系のジオメトリ)に変換する。ここで、再構成系のジオメトリとは、X線管11、X線検出器12及び被検体Pの幾何学的配置、すなわち相対的位置関係のことである。
First, the
例えば、追加投影データの投影パス(以下、追加投影パス)が透過する被検体P内での位置x1について、位置A1を基準にチャンネル方向(X軸方向)の位置関係を表すと、位置x1は下記式(1)で記述することができる。ここで、φは、位置A2から照射されるファンビームの中心光線と、位置x1を透過する追加投影パスとの間の角度である。なお、図6では、追加投影パスを破線で示している。
x1=M1+L×tanφ …(1)
For example, regarding the position x1 in the subject P through which the projection path of the additional projection data (hereinafter referred to as the additional projection path) is transmitted, the position x1 represents the positional relationship in the channel direction (X-axis direction) with respect to the position A1. It can be described by the following equation (1). Here, φ is the angle between the central ray of the fan beam emitted from the position A2 and the additional projection path transmitted through the position x1. In FIG. 6, the additional projection path is shown by a broken line.
x1 = M1 + L × tanφ ... (1)
また、投影データのファン角を仮想的に拡大し、位置x1を透過する位置まで投影パスを移動させたとする。このとき、チャンネル方向(X軸方向)における位置x1の位置関係は、下記式(2)で記述することができる。ここで、αは、拡大分のファン角である。なお、図6では、投影データの投影パスを実線で示しており、仮想的に拡大したファン角に基づく投影データの投影パスを一点鎖線で示している。
x1=L×tan(θ+α) …(2)
Further, it is assumed that the fan angle of the projection data is virtually expanded and the projection path is moved to a position through which the position x1 is transmitted. At this time, the positional relationship of the position x1 in the channel direction (X-axis direction) can be described by the following equation (2). Here, α is the fan angle for the expansion. In FIG. 6, the projection path of the projection data is shown by a solid line, and the projection path of the projection data based on the virtually enlarged fan angle is shown by a alternate long and short dash line.
x1 = L × tan (θ + α)… (2)
変換機能445は、上記式(1)、(2)に基づき、追加投影データの位置x1での計数結果を、ファン角の仮想的な拡大により基本FOV外の領域まで拡大した、投影データの位置x1での計数結果に変換する変換処理を実行する。そして、変換機能445は、追加投影データで得られた各位置について上記の変換処理を実行することで、追加投影データを再構成のジオメトリに変換した、補正後の投影データを生成する。これにより、投影データと追加投影データとからサイノグラム等の画像を生成することができる。
Based on the above equations (1) and (2), the
次に、図6、図7及び図8を参照して、変換処理の第2の方法について説明する。ここで、図7は、図6に示した被検体Pの右端部(位置X1)周辺の部分拡大図である。また、図8は、図8は、再構成画像の一例を模式的に示す図である。なお、図7は、図6に示した位置X1周辺の部分拡大図である。 Next, a second method of conversion processing will be described with reference to FIGS. 6, 7, and 8. Here, FIG. 7 is a partially enlarged view around the right end portion (position X1) of the subject P shown in FIG. Further, FIG. 8 is a diagram schematically showing an example of the reconstructed image. Note that FIG. 7 is a partially enlarged view around the position X1 shown in FIG.
投影データから得られる再構成画像の外形は、被検体Pに応じた外形を有することになる。例えば、図6の位置A1からの撮影で得られた投影データから生成される再構成画像は、図8に示すように、被検体Pの外形と同様の形状(楕円形状)を呈することになる。但し、基本FOV外となった部分(右端部)は、図8の右端部に示すように欠損した状態で表れることになる。 The outer shape of the reconstructed image obtained from the projection data will have an outer shape corresponding to the subject P. For example, as shown in FIG. 8, the reconstructed image generated from the projection data obtained by photographing from the position A1 in FIG. 6 has the same shape (elliptical shape) as the outer shape of the subject P. .. However, the portion outside the basic FOV (right end portion) appears in a defective state as shown in the right end portion of FIG.
そこで、拡張機能444は、再構成画像から被検体Pの外形全体C1を推定し、欠損が存在する領域(以下、欠損領域)を特定する。次いで、拡張機能444は、図7に示すように、欠損領域の各位置(位置x1)を透過する追加投影パス(破線)のパス長Laと、ファン角の拡大により基本FOV外の領域まで拡大した位置x1を透過する投影パス(一点破線)のパス長Lbとを算出する。
Therefore, the
次いで、拡張機能444は、追加投影データでの位置x1の計測結果に、Lb/Laの重みを掛けることで計測結果を補正する。そして、変換機能445は、上述した第1の方法の変換処理を実行することで、再構成系のジオメトリに変換した補正後の投影データを生成する。
Next, the
第2の方法を用いた場合、再構成画像から推定した被検体Pの外形形状に基づき、投影パスと追加投影パスとの角度差に応じた重みを、追加投影データの実測値に反映させることができる。そのため、第1の方法を用いた場合と比較し、再構成系のジオメトリに変換する際の精度向上を図ることができる。 When the second method is used, the weight according to the angle difference between the projection path and the additional projection path is reflected in the measured value of the additional projection data based on the outer shape of the subject P estimated from the reconstructed image. Can be done. Therefore, as compared with the case where the first method is used, it is possible to improve the accuracy when converting to the geometry of the reconstruction system.
上述した拡張機能444の拡張処理により、例えば、図4で示したサイノグラムの部位B1~B6の部分の追加投影データを得ることができる。また、上述した変換機能445の変換処理により、拡張処理で得られた追加投影データを、図4のサイノグラムに係る投影データに統合させることができる。
By the expansion process of the
これにより、統合後の投影データから、図9に示すような、部位B1~B6の部分の曲線形状が補完されたサイノグラムを生成することができる。かかるサイノグラムを用いて再構成を行うことで、基準FOV外に存在する被検体Pの部分が反映されたCT画像データを生成することができる。なお、図9は、変換機能445により補正された投影データの一例を示す図である。
As a result, it is possible to generate a synogram in which the curved shapes of the portions B1 to B6 are complemented, as shown in FIG. 9, from the projected data after integration. By performing reconstruction using such a synogram, CT image data reflecting a portion of the subject P existing outside the reference FOV can be generated. Note that FIG. 9 is a diagram showing an example of projection data corrected by the
図1に戻り、再構成処理機能446は、前処理機能442で生成された投影データ又は拡張機能444で生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行うことでCT画像データを生成する。再構成処理機能446は、再構成したCT画像データをメモリ41に格納する。
Returning to FIG. 1, the
ここで、フォトンカウンティングCTで得られる計数結果から生成された投影データには、被検体Pを透過することで減弱されたX線のエネルギーの情報が含まれている。このため、再構成処理機能446は、例えば、特定のエネルギー成分のCT画像データを再構成することができる。また、再構成処理機能446は、例えば、複数のエネルギー成分それぞれのCT画像データを再構成することができる。
Here, the projection data generated from the counting result obtained by the photon counting CT includes information on the energy of the X-ray attenuated by passing through the subject P. Therefore, the
また、再構成処理機能446は、例えば、各エネルギー成分のCT画像データの各画素にエネルギー成分に応じた色調を割り当て、エネルギー成分に応じて色分けされた複数のCT画像データを重畳した画像データを生成することができる。また、再構成処理機能446は、例えば、物質固有のK吸収端を利用して、当該物質の同定が可能となる画像データを生成することができる。再構成処理機能446が生成する他の画像データとしては、単色X線画像データや密度画像データ、実効原子番号画像データ等が挙げられる。
Further, the
画像処理機能447は、入力インタフェース43を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能446によって生成されたCT画像データを公知の方法により、任意断面の断層像やレンダリング処理による3次元画像等の画像データに変換する。画像処理機能447は、変換した画像データをメモリ41に格納する。
The
以上、X線CT装置1の構成について説明した。かかる構成のもと、X線CT装置1は、基準FOVの外側に存在する被検体Pの部位の撮影を効率的に進めることを可能にする。
The configuration of the
なお、拡張機能444が、拡張処理を開始するタイミングは特に問わず、任意に設定することが可能である。例えば、被検体Pの撮影に係る一連の工程や設定を規定する撮影プロトコルに、拡張処理の実行タイミングを組み込む形態としてもよい。ここで、撮影プロトコルは、X線CT装置1が被検体Pを撮影する際に使用される撮影パラメータの集合であり、例えば、位置決めスキャン及び本スキャンを実行するタイミングや、X線の照射量、撮影時間等の撮影パラメータを含む。以下、撮影プロトコルに組み込んだ例について説明する。
It should be noted that the
まず、第1撮影プロトコルについて説明する。第1撮影プロトコルは、最初に基準FOVで「位置決めスキャン」、次に拡張処理により基準FOVを移動させた状態で「位置決めスキャン」、最後に基準FOVで「本スキャン」を行うことを規定するものである。 First, the first shooting protocol will be described. The first imaging protocol stipulates that first a "positioning scan" be performed with the reference FOV, then a "positioning scan" with the reference FOV moved by extended processing, and finally a "main scan" with the reference FOV. Is.
この場合、判定機能443は、最初の位置決めスキャンで得られた投影データ(サイノグラム)に基づき、基準FOVの外部に被検体Pの部位が存在するか否かを判定する。基準FOVの外部に被検体Pの部位が存在した場合、判定機能443は、撮影系19を移動させる拡張方向等を特定する。
In this case, the
続いて、拡張機能444は、2回目の位置決めスキャンに際し、特定された拡張方向に撮影系19を移動させる。次いで、拡張機能444は、2回目の位置決めスキャンを実行させる。かかる位置決めスキャンでは、拡張角度を含んだ一連のビュー角度で撮影が実行される。つまり、2回目の位置決めスキャンでは、1回目の位置決めスキャンで捕捉することができなかった被検体Pの部位を撮影することができる。
Subsequently, the
そして、1回目の位置決めスキャンのスキャン結果に基づき本スキャンが実行されると、変換機能445は、2回目の位置決めスキャンで得られた追加投影データを利用して、本スキャンで得られたサイノグラムの欠損部位を補正し、補正後のサイノグラムを生成する。これにより、再構成処理機能446は、基準FOV外に存在する被検体Pの部分が反映されたCT画像データを生成することができる。
Then, when the main scan is executed based on the scan result of the first positioning scan, the
次に、第2撮影プロトコルについて説明する。第2撮影プロトコルは、最初に基準FOVで「位置決めスキャン」、次に基準FOVで「本スキャン」、次に拡張処理により基準FOVを移動させた状態でスキャン(以下、拡張スキャンともいう)、最後に本スキャンで得られた投影データと、拡張スキャンで得られた追加投影データとを用いて「変換処理」を行うことを規定するものである。 Next, the second photographing protocol will be described. The second imaging protocol is first "positioning scan" with the reference FOV, then "main scan" with the reference FOV, then scanning with the reference FOV moved by extended processing (hereinafter also referred to as extended scan), and finally. It stipulates that the "conversion process" is performed using the projection data obtained by the main scan and the additional projection data obtained by the extended scan.
この場合、判定機能443は、最初の位置決めスキャン又は次の本スキャンで得られた投影データ(サイノグラム)に基づき、基準FOVの外部に被検体Pの部位が存在するか否かを判定する。基準FOVの外部に被検体Pの部位が存在した場合、判定機能443は、拡張方向や拡張角度等を特定する。
In this case, the
続いて、拡張機能444は、次の拡張スキャンに際し、特定された各拡張方向に撮影系19を移動させる。次いで、拡張機能444は、特定された拡張角度で撮影を行う。これにより、位置決めスキャン及び本スキャンで捕捉することができなかった被検体Pの部位を撮影することができる。なお、拡張スキャンは、位置決めスキャンと同等のX線量で行ってもよいし、本スキャンと同等のX線量で行ってもよい。
Subsequently, the
続いて、変換機能445は、前処理機能442等と協働し、拡張スキャンで得られた追加投影データを利用して、本スキャンで得られたサイノグラムの欠損部位を補正し、補正後のサイノグラムを生成する。これにより、再構成処理機能446は、基準FOV外に存在する被検体Pの部分が反映されたCT画像データを生成することができる。
Subsequently, the
次に、第3撮影プロトコルについて説明する。第3撮影プロトコルは、最初に基準FOVで「位置決めスキャン」、次に「拡張スキャン」、最後に基準FOVで「本スキャン」を行うことを規定するものである Next, the third photographing protocol will be described. The third imaging protocol stipulates that a "positioning scan" is first performed on the reference FOV, then an "extended scan", and finally a "main scan" is performed on the reference FOV.
この場合、判定機能443は、最初の位置決めスキャンで得られた投影データ(サイノグラム)に基づき、基準FOVの外部に被検体Pの部位が存在するか否かを判定する。基準FOVの外部に被検体Pの部位が存在した場合、判定機能443は、拡張方向や拡張角度等を特定する。
In this case, the
続いて、拡張機能444は、次の拡張スキャンに際し、特定された各拡張方向に撮影系19を移動させる。次いで、拡張機能444は、特定された拡張角度で撮影を行う。これにより、位置決めスキャンで捕捉することができなかった被検体Pの部位を撮影することができる。
Subsequently, the
そして、位置決めスキャンのスキャン結果に基づき本スキャンが実行されると、変換機能445は、拡張スキャンで得られた追加投影データを利用して、本スキャンで得られたサイノグラムの欠損部位を補正し、補正後のサイノグラムを生成する。これにより、再構成処理機能446は、基準FOV外に存在する被検体Pの部分が反映されたCT画像データを生成することができる。
Then, when the main scan is executed based on the scan result of the positioning scan, the
なお、上述した撮影プロトコルでは、拡張機能444は、拡張処理を自動で実行する形態としたが、これに限らず、操作者の入力指示に応じて実行する形態としてもよい。例えば、上述した第1~第3の撮影プロトコルのうち、第2プロトコルを用いる場合には、操作者は、2番目の工程(本スキャン)で得られたCT画像データをディスプレイ42を介して確認した後、必要に応じて拡張スキャンの実行有無を、入力インタフェースを介して指示する構成としてもよい。
In the above-mentioned photographing protocol, the
また、上述の例では、判定機能443は、投影データ(サイノグラム)から拡張方向や拡張角度、移動量等を特定することで、拡張処理の際の撮影系19の移動方向やビュー角度、移動量を決定する形態としたが、これに限らず、これらの情報が操作者から入力される形態としてもよい。例えば、操作者は。位置決めスキャン又は本スキャンで得られたサイノグラムや、CT画像データに基づき、拡張処理の際の撮影系19の移動方向やビュー角度、移動量を、入力インタフェースを介して指示する構成としてもよい。この場合、拡張機能444は、指示された条件で拡張処理を実行する。
Further, in the above example, the
次に、図10を参照して、X線CT装置1の動作例について説明する。図10は、X線CT装置1が行う処理の一例を示すフローチャートである。なお、図10のフローチャートは、上述した第1撮影プロトコルに基づく処理の流れを示すものである。
Next, an operation example of the
まず、制御機能441は、入力インタフェースを介した入力操作により基準FOVが設定されると(ステップS11)、設定された基準FOVで位置決めスキャンを実行する(ステップS12)。
First, when the reference FOV is set by the input operation via the input interface (step S11), the
続いて、判定機能443は、ステップS12の位置決めスキャンで得られた投影データに基づき、基準FOVの外側に被検体Pの一部が存在するか否かを判定する(ステップS13)。具体的には、投影データ(サイノグラム)に、欠損部位が存在するか否かを判定する。
Subsequently, the
ここで、欠損部位が存在しない場合、判定機能443は、基準FOV内に被検体Pが収まっていると判定する(ステップS13;No)。この場合、制御機能441は、ステップS12の位置決めスキャンのスキャン結果に基づいて、基準FOVで本スキャンを実行し(ステップS14)、ステップS20に移行する。
Here, when the defect site does not exist, the
一方、欠損部位が存在した場合、判定機能443は、基準FOV外に被検体Pの一部が存在すると判定する(ステップS13;Yes)。次いで、判定機能443は、被検体Pの一部が存在すると想定される欠損部位の、ビュー角度(拡張角度)やチャンネル方向(拡張方向)を特定する(ステップS15)。なお。判定機能443は、撮影系19の移動量に対応するチャンネル数を特定してもよい。
On the other hand, when the defect site is present, the
続いて、拡張機能444は、特定されたチャンネル方向(拡張方向)に撮影系19を所定量移動させる(ステップS16)。次いで、拡張機能444は、制御機能441と協働することで、2回目の位置決めスキャンを実行させる(ステップS17)。なお、ステップS18で、ステップS15で特定された拡張角度のみを撮影する拡張スキャンを行う形態としてもよい。この場合、本処理は、上述の第3撮影プロトコルで規定された動作に対応する。
Subsequently, the
続いて、制御機能441は、ステップS12の位置決めスキャンのスキャン結果に基づき本スキャンを実行する(ステップS18)。次いで、変換機能445は、ステップS17の位置決めスキャンで得られた追加投影データを、ステップS19の本スキャンで得られた投影データの座標系に変換し、補正後の投影データを生成する(ステップS19)。
Subsequently, the
続いて、再構成処理機能446は、ステップS14の本スキャンで生成された投影データ、又はステップS19で生成された補正後の投影データの再構成処理を実行することでCT画像データを生成する(ステップS20)。そして、画像処理機能447は、CT画像データを画像データに変換すると、その画像データをディスプレイ42やメモリ41に出力し(ステップS21)、本処理を終了する。
Subsequently, the
以上述べた様に、本実施形態に係るX線CT装置1は、撮影系19を第1の配置位置(例えば位置A1)に配置して、第1の投影データ(投影データ)を取得し、撮影系19を被検体Pに対して移動させた第2の配置位置(例えば位置A2)に配置して、第1の投影データに含まれない被検体の検出結果を含んだ第2の投影データ(追加投影データ)を取得する。そして、X線CT装置1では、第1の投影データと第2の投影データとに基づいて再構成処理を実行し、その処理結果を出力する。
As described above, in the
これにより、X線CT装置1によれば、第2の配置位置への移動に伴い、第1の配置位置の撮影で捕捉することができなかった被検体Pの領域の計数結果を得ることができるとともに、被検体Pの領域と他の領域との境界位置を確実に捕捉することができる。したがって、X線CT装置1によれば、拡張機能444及び変換機能445により、基準FOVの拡張を行った場合であっても、再構成等によって得られる画像の画質を向上させることができる。
As a result, according to the
なお、上述の実施形態では、拡張機能444は、撮影系19の被検体Pに対する配置位置をX線検出器12のチャンネル方向(図1のX軸方向)に移動させる構成としたが、これに限らず、上下方向(図1のY軸方向)等の他の方向に移動させてもよい。この場合も、変換機能445は、移動後の撮影で得られる追加投影データを、移動前の撮影で得られた投影データのジオメトリに変換して統合することで、成就の実施形態と同様の効果を奏することができる。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、拡張機能444は、撮影系19の配置位置を移動させる構成としたが、これに限らず、天板33(被検体P)の配置位置を移動させる構成としてもよい。この場合も、変換機能445は、移動後の撮影で得られる追加投影データを、移動前の撮影で得られた投影データのジオメトリに変換して統合することで、成就の実施形態と同様の効果を奏することができる。
Further, in the above-described embodiment, the
[第2の実施形態]
上述の第1の実施形態では、撮影系19(又は天板33)をチャンネル方向に移動させて、基本FOVの外側に存在する被検体Pの部位を撮影することで、被検体Pと空気との境界部分を撮影する形態を説明した。第2の実施形態では、被検体Pと空気との境界部分を撮影するカメラを別途備えた構成について説明する。なお、上述した第1の実施形態と同一の要素については、同一の符号を付与し説明を省略する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment described above, the imaging system 19 (or the top plate 33) is moved in the channel direction to photograph the portion of the subject P existing outside the basic FOV, whereby the subject P and the air are photographed. I explained the form of photographing the boundary part of. In the second embodiment, a configuration separately provided with a camera for photographing the boundary portion between the subject P and the air will be described. The same elements as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
図11は、第2の実施形態に係るX線CT装置の構成例を示す図である。図11に示すように、第2の実施形態のX線CT装置1は、架台装置10内にカメラ20を更に備える。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of the X-ray CT apparatus according to the second embodiment. As shown in FIG. 11, the
カメラ20は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary MOS)等の撮影素子を備えた撮影部の一例である。カメラ20は、回転フレーム13によって支持されており、撮影方向が回転中心の方向に向けられている。つまり、カメラ20は、天板33に載置された被検体Pを撮影可能な位置に設けられている。なお、カメラ20の画角は、少なくとも天板33のX軸方向の全域を撮影可能な大きさとすることが好ましい。カメラ20で撮影された画像データ(以下、カメラ画像ともいう)は、DAS18等を介して制御装置15に出力される。
The
第2の実施形態に係る処理回路44は、例えば、上述した制御機能441、前処理機能442、判定機能443、再構成処理機能446、及び画像処理機能447の他、特定機能448及び推定機能449を更に備える。ここで、制御機能441は、取得部の一例である。特定機能448は、特定部の一例である。また、推定機能449は、推定部の一例である。
The
特定機能448は、カメラ20で撮影されたカメラ画像に基づき、被検体Pと空気との境界位置を特定する。例えば、特定機能448は、エッジ検出等の公知の技術を用いることで、カメラ画像から被検体Pと空気との境界位置を特定する。また、特定機能448は、特定した境界位置を、投影データの再構成系のジオメトリに変換することで、境界位置に対応するチャンネル位置を特定する。
The
なお、カメラ20が撮影するカメラ画像の座標系と、撮影系19の座標系との位置合わせは予め行われているものとする。例えば、カメラ20の設置時に、カメラ20の撮影範囲(及びその撮影中心)の位置をX線CT装置1の座標系と位置合わせする形態としてもよい。これにより、カメラ画像から境界位置に対応するチャンネル位置を特定することができる。
It is assumed that the coordinate system of the camera image captured by the
例えば、図5(b)を用いて説明すると、特定機能448は、カメラ20で撮影されたカメラ画像から、被検体Pと空気との境界位置に対応するチャンネル位置CH2を特定する。なお、以下では、投影データの投影パスのうち、特定機能448で特定されたチャンネル位置(CH2)に最も近いチャンネル位置(CH1)を、投影データのチャンネル端ともいう。また、特定機能448で特定されたチャンネル位置を単に境界位置ともいう。
For example, to explain with reference to FIG. 5B, the
推定機能449は、基準FOVで撮影された被検体Pの投影データと、特定機能448で特定された境界位置(チャンネル位置)とに基づき、投影データを補正する処理を実行する。具体的には、推定機能449は、投影データのチャンネル端から、特定機能448で特定された境界位置までの投影データの軌跡を推定し、その推定結果を追加投影データとして投影データに追加する補正を実行する。具体的には、推定機能449は、投影データのチャンネル端から、カウント値をゼロとする境界位置までの減衰軌跡を推定する。
The
ここで、減衰奇跡の推定方法は特に問わず、公知の技術を用いてもよい。例えば、推定機能449は、チャンネル端周辺の投影データの変化の傾向に基づき、境界位置までの減衰軌跡を推定してもよい。そして、再構成処理機能446は、推定機能449によって補正された投影データを再構成することで、第1の実施形態と同様にCT画像データを生成する。
Here, the method for estimating the attenuation miracle is not particularly limited, and a known technique may be used. For example, the
なお、特定機能448が境界位置の特定を行うタイミングは特に問わないものとする。例えば、特定機能448は、判定機能443で基準FOVの外部に被検体Pの一部が存在すると判定された場合に、境界位置の特定を行う形態としてもよい。また、特定機能448は、操作者からの入力指示に応じて、境界位置の特定を行う形態としてもよい。また、特定機能448は、デフォルトの状態で境界位置の特定を行う形態としてもよい。
The timing at which the
ところで、推定機能449よって推定された追加投影データは、第1の実施形態で説明した追加投影データとは異なり、被検体Pの体内の状態を反映したものではない。しかしながら、第2の実施形態に係る追加投影データは、実測により特定された境界位置を基に導出されたものであるため、境界位置自体を推定する構成と比較し、被検体Pと空気との境界をより正確に捉えることができる。
By the way, unlike the additional projection data described in the first embodiment, the additional projection data estimated by the
したがって、第2の実施形態に係るX線CT装置1では、基準FOVの外部に被検体Pが存在するような場合であっても、上述の手法で投影データの補正を行うことで、撮影によって得られる画像の画質を向上させることができる。
Therefore, in the
なお、上述した実施形態の各々では、X線CT装置1が備える機能構成を、処理回路44によって実現する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限らないものとする。例えば、明細書における機能構成は、ハードウェアのみ、又は、ハードウェアとソフトウェアとの混合によって同機能を実現するものであっても構わない。
In each of the above-described embodiments, an example in which the functional configuration included in the
また、上述した説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサが例えばCPUである場合、プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばASICである場合、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。更に、各図における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 Further, the term "processor" used in the above description means, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an integrated circuit for a specific application (ASIC), or a programmable logic device. (For example, a circuit such as a simple programmable logic device (SPLD), a complex programmable logic device (CPLD), and a field programmable gate array (FPGA)) is meant. When the processor is, for example, a CPU, the processor realizes a function by reading and executing a program stored in a storage circuit. On the other hand, when the processor is, for example, an ASIC, the function is directly incorporated as a logic circuit in the circuit of the processor instead of storing the program in the storage circuit. It should be noted that each processor of the present embodiment is not limited to the case where each processor is configured as a single circuit, and a plurality of independent circuits may be combined to form one processor to realize its function. good. Further, a plurality of components in each figure may be integrated into one processor to realize the function.
ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、ROM(Read Only Memory)や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。なお、このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD(Compact Disk)-ROM、FD(Flexible Disk)、CD-R(Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、CPUが、ROM等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。 Here, the program executed by the processor is provided by being incorporated in a ROM (Read Only Memory), a storage circuit, or the like in advance. This program is a file in a format that can be installed or executed on these devices, such as CD (Compact Disk) -ROM, FD (Flexible Disk), CD-R (Recordable), DVD (Digital Versatile Disk), etc. It may be recorded and provided on a computer-readable storage medium. Further, this program may be stored on a computer connected to a network such as the Internet, and may be provided or distributed by being downloaded via the network. For example, this program is composed of modules including each of the above-mentioned functional parts. As actual hardware, the CPU reads a program from a storage medium such as a ROM and executes the program, so that each module is loaded on the main storage device and generated on the main storage device.
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、FOVの拡張によって得られる画像の画質を向上させることができる。 According to at least one embodiment described above, the image quality of the image obtained by expanding the FOV can be improved.
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, changes, and combinations of embodiments can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.
1 X線CT装置
10 架台装置
11 X線管
12 X線検出器
13 回転フレーム
14 X線高電圧装置
15 制御装置
16 ウェッジ
17 コリメータ
18 DAS
19 撮影系
20 カメラ
30 寝台装置
33 天板
40 コンソール装置
441 制御機能
442 前処理機能
443 判定機能
445 変換機能
446 再構成処理機能
447 画像処理機能
448 特定機能
449 推定機能
1
19
Claims (13)
前記撮影系を前記被検体の周りに回転可能に支持する回転フレームと、
前記撮影系を第1の配置とした状態で前記回転フレームを回転させることにより、前記X線検出器の検出結果を示す第1の投影データを取得する第1の取得部と、
前記被検体に対して前記撮影系を前記回転フレームの回転面に水平な面内方向に相対移動させた第2の配置とした状態で、前記第1の投影データに含まれない前記被検体の検出結果を含んだ第2の投影データを取得する第2の取得部と、
前記第1の投影データと前記第2の投影データとに基づいて再構成処理を実行する再構成処理部と、
を備えるX線CT装置。 An imaging system having an X-ray tube and an X-ray detector that detects X-rays irradiated from the X-ray tube and transmitted through the subject, and
A rotating frame that rotatably supports the imaging system around the subject,
A first acquisition unit that acquires first projection data indicating the detection result of the X-ray detector by rotating the rotation frame with the photographing system in the first arrangement.
The subject is not included in the first projection data in a state where the photographing system is relatively moved in the in-plane direction horizontal to the rotating surface of the rotating frame with respect to the subject. A second acquisition unit that acquires the second projection data including the detection result, and
A reconstruction processing unit that executes reconstruction processing based on the first projection data and the second projection data, and
X-ray CT apparatus.
前記移動機構は、前記特定部で特定された方向に前記撮影系を相対移動させる、請求項2~4の何れか一項に記載のX線CT装置。 Further provided with a specific portion that identifies the direction in which the site of the subject, which could not be captured in the imaging of the first arrangement, is present based on the first projection data.
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the moving mechanism relatively moves the photographing system in the direction specified by the specific unit.
前記第2の取得部は、前記特定部で特定された撮影角度で前記被検体の撮影を行わせる、請求項5に記載のX線CT装置。 Based on the first projection data, the specific unit identifies an imaging angle at which the site of the subject could not be captured in the imaging of the first arrangement.
The X-ray CT apparatus according to claim 5, wherein the second acquisition unit is used to image the subject at an imaging angle specified by the specific unit.
前記移動機構は、前記撮影系を前記特定部で特定された移動量分相対移動させる、請求項5又は6に記載のX線CT装置。 Based on the first projection data, the specific unit identifies the amount of movement of the part of the subject that could not be captured in the imaging of the first arrangement to a position where imaging is possible.
The X-ray CT apparatus according to claim 5, wherein the moving mechanism relatively moves the photographing system by the amount of movement specified by the specific unit.
前記第2の取得部は、前記第1の投影データに含まれた前記被検体の検出結果に対応する部位が、前記第2の配置の撮影で照射範囲に含まれないよう、前記X線絞り部を制御する、請求項1~7の何れか一項に記載のX線CT装置。 The photographing system further has an X-ray diaphragm portion that narrows the irradiation range of X-rays emitted from the X-ray tube.
The second acquisition unit is the X-ray diaphragm so that the portion corresponding to the detection result of the subject included in the first projection data is not included in the irradiation range in the imaging of the second arrangement. The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 7, which controls a unit.
前記再構成処理部は、前記変換部で統合された投影データに基づいて再構成処理を実行する、請求項1~8の何れか一項に記載のX線CT装置。 A conversion unit that converts the coordinate system of the second projection data into the coordinate system of the first projection data and integrates the first projection data and the second projection data is further provided.
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the reconstruction processing unit executes a reconstruction processing based on the projection data integrated by the conversion unit.
前記撮影系を前記被検体の周りに回転可能に支持する回転フレームと、
前記撮影系を第1の配置とした状態で前記回転フレームを回転させることにより、前記X線検出器の検出結果を示す第1の投影データを取得する第1の取得部と、
前記被検体に対して前記撮影系を前記回転フレームの回転面に垂直な面外方向に相対移動させた第2の配置とした状態で、前記第1の投影データに含まれない前記被検体の検出結果を含んだ第2の投影データを取得する第2の取得部と、
前記第1の投影データと前記第2の投影データとに基づいて再構成処理を実行する再構成処理部と、
を備えるX線CT装置。 An imaging system having an X-ray tube and an X-ray detector that detects X-rays irradiated from the X-ray tube and transmitted through the subject, and
A rotating frame that rotatably supports the imaging system around the subject,
A first acquisition unit that acquires first projection data indicating the detection result of the X-ray detector by rotating the rotation frame with the photographing system in the first arrangement.
The photographing system is relatively moved in the out-of-plane direction perpendicular to the rotating surface of the rotating frame with respect to the subject, and the subject is not included in the first projection data. A second acquisition unit that acquires the second projection data including the detection result, and
A reconstruction processing unit that executes reconstruction processing based on the first projection data and the second projection data, and
X-ray CT apparatus.
前記被検体を撮影する撮影部と、
前記撮影系及び前記撮影部を前記被検体の周りに回転可能に支持する回転フレームと、
前記X線検出器の検出結果を示す投影データを取得する取得部と、
前記撮影部が撮影した画像に基づいて、前記被検体の領域と他の領域との境界位置を特定する特定部と、
前記特定部が特定した前記境界位置に基づいて、前記投影データに含まれた前記被検体の検出結果から前記投影データに含まれない前記被検体の部位の検出結果を推定する推定部と、
前記投影データと前記推定部の推定結果とに基づいて再構成処理を実行する再構成処理部と、
を備えるX線CT装置。 An imaging system having an X-ray tube and an X-ray detector that detects X-rays irradiated from the X-ray tube and transmitted through the subject, and
An imaging unit that photographs the subject and
A rotating frame that rotatably supports the imaging system and the imaging unit around the subject, and
An acquisition unit that acquires projection data indicating the detection result of the X-ray detector, and
Based on the image taken by the imaging unit, a specific unit that specifies the boundary position between the area of the subject and another area, and a specific unit.
An estimation unit that estimates the detection result of the part of the subject that is not included in the projection data from the detection result of the subject included in the projection data based on the boundary position specified by the specific unit.
A reconstruction processing unit that executes reconstruction processing based on the projection data and the estimation result of the estimation unit, and
X-ray CT apparatus.
前記撮影系を第1の配置とした状態で前記回転フレームを回転させることにより、前記X線検出器の検出結果を示す第1の投影データを取得し、
前記被検体に対して前記撮影系を前記回転フレームの回転面に水平な面内方向に相対移動させた第2の配置とした状態で、前記第1の投影データに含まれない前記被検体の検出結果を含んだ第2の投影データを取得し、
前記第1の投影データと前記第2の投影データとに基づいて再構成処理を実行する、
ことを含む画像処理方法。 An imaging system having an X-ray tube and an X-ray detector that detects X-rays irradiated from the X-ray tube and transmitted through the subject, and a rotating frame that rotatably supports the imaging system around the subject. It is an image processing method of projection data obtained by an X-ray CT apparatus provided with.
By rotating the rotating frame with the photographing system in the first arrangement, the first projection data showing the detection result of the X-ray detector is acquired.
The photographing system is relatively moved in the in-plane direction horizontal to the rotating surface of the rotating frame with respect to the subject, and the subject is not included in the first projection data. Acquire the second projection data including the detection result,
The reconstruction process is executed based on the first projection data and the second projection data.
Image processing methods that include.
前記撮影系を第1の配置とした状態で前記回転フレームを回転させることにより、前記X線検出器の検出結果を示す第1の投影データを取得する第1の取得部と、
前記被検体に対して前記撮影系を前記回転フレームの回転面に水平な面内方向に相対移動させた第2の配置とした状態で、前記第1の投影データに含まれない前記被検体の検出結果を含んだ第2の投影データを取得する第2の取得部と、
前記第1の投影データと前記第2の投影データとに基づいて再構成処理を実行する再構成処理部と、
して機能させるためのプログラム。 An imaging system having an X-ray tube and an X-ray detector that detects X-rays irradiated from the X-ray tube and transmitted through the subject, and a rotating frame that rotatably supports the imaging system around the subject. A computer that processes projection data obtained by an X-ray CT apparatus equipped with
A first acquisition unit that acquires first projection data indicating the detection result of the X-ray detector by rotating the rotation frame with the photographing system in the first arrangement.
The photographing system is relatively moved in the in-plane direction horizontal to the rotating surface of the rotating frame with respect to the subject, and the subject is not included in the first projection data. A second acquisition unit that acquires the second projection data including the detection result, and
A reconstruction processing unit that executes reconstruction processing based on the first projection data and the second projection data, and
A program to make it work.
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