JP3006722B2 - コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents
コンピュータ断層撮影装置Info
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- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
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- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続スキャンを行
うコンピュータ断層撮影装置に関し、特に投影データの
収集から断層像を再構成するまでの演算量を少なくで
き、演算時間を短縮できる簡単な構成のコンピュータ断
層撮影装置に関する。
うコンピュータ断層撮影装置に関し、特に投影データの
収集から断層像を再構成するまでの演算量を少なくで
き、演算時間を短縮できる簡単な構成のコンピュータ断
層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】放射線として代表的なＸ線を用いた第３
世代のＸ線コンピュータ断層撮影装置においては、被検
体が配置される撮影領域を挟んでＸ線源と円弧状の検出
器とが対向するように配置される。
世代のＸ線コンピュータ断層撮影装置においては、被検
体が配置される撮影領域を挟んでＸ線源と円弧状の検出
器とが対向するように配置される。
【０００３】このＸ線コンピュータ断層撮影装置では、
Ｘ線源と検出器との対向した配置関係を保ちながら、所
定の回転中心の周囲をＸ線源と検出器とを回転し、所定
回転角度毎にＸ線源からＸ線を曝射することにより、撮
影領域内の被検体のあるスライスに対する各方向からの
透過Ｘ線に基づく投影データを、検出器，積分器，マ、
チプレクサ，Ａ／Ｄ変換器などを有するデータ収集部Ｄ
ＡＳ（Data Acquisition System ）によって収集する。
そして、このデータを画像再構成部に取り込み、画像再
構成のための演算を行なって被検体のスライスの断層像
を得て、この画像をＴＶモニタなどに表示するようにし
ている。
Ｘ線源と検出器との対向した配置関係を保ちながら、所
定の回転中心の周囲をＸ線源と検出器とを回転し、所定
回転角度毎にＸ線源からＸ線を曝射することにより、撮
影領域内の被検体のあるスライスに対する各方向からの
透過Ｘ線に基づく投影データを、検出器，積分器，マ、
チプレクサ，Ａ／Ｄ変換器などを有するデータ収集部Ｄ
ＡＳ（Data Acquisition System ）によって収集する。
そして、このデータを画像再構成部に取り込み、画像再
構成のための演算を行なって被検体のスライスの断層像
を得て、この画像をＴＶモニタなどに表示するようにし
ている。
【０００４】最近では、連続スキャンを行ないながらリ
アルタイムで画像を見たいという要求がある。このよう
な要求に答えるべく、各種のリアルタイム画像再構成シ
ステムが開発されている。このように連続スキャン中に
リアルタイムで画像を表示できれば、被検体へ必要以上
にＸ線を曝射しないようにするにはどの回転位置まで撮
影を行なえばよいのか、あるいはどの時間まで撮影すれ
ば良いのかを、画像を見ながら判断できるという診断上
のメリットがある。
アルタイムで画像を見たいという要求がある。このよう
な要求に答えるべく、各種のリアルタイム画像再構成シ
ステムが開発されている。このように連続スキャン中に
リアルタイムで画像を表示できれば、被検体へ必要以上
にＸ線を曝射しないようにするにはどの回転位置まで撮
影を行なえばよいのか、あるいはどの時間まで撮影すれ
ば良いのかを、画像を見ながら判断できるという診断上
のメリットがある。
【０００５】従来のリアルタイム画像再構成システムの
一例としては、連続スキャンにより収集された投影デー
タに基づき、連続的にしかもリアルタイムで画像を再構
成し、この画像を表示するために複数の再構成ユニット
を備えるものがある。ここでは、少しずつ時間（角度）
がずれた各投影データを各再構成ユニットに取り込み、
これら再構成ユニットによって画像の再構成を行ない、
得られた画像を連続的に表示する。しかしこの装置にあ
っては、多数台の再構成ユニットが必要であり、装置が
大型になるとともに、コストが高い欠点がある。
一例としては、連続スキャンにより収集された投影デー
タに基づき、連続的にしかもリアルタイムで画像を再構
成し、この画像を表示するために複数の再構成ユニット
を備えるものがある。ここでは、少しずつ時間（角度）
がずれた各投影データを各再構成ユニットに取り込み、
これら再構成ユニットによって画像の再構成を行ない、
得られた画像を連続的に表示する。しかしこの装置にあ
っては、多数台の再構成ユニットが必要であり、装置が
大型になるとともに、コストが高い欠点がある。
【０００６】また、他の従来例として、１つの再構成ユ
ニットを用いる装置が特公平１−２３１３６号公報に記
載されている。この装置による画像作成の概略を図１０
を用いて説明する。まず、図１０（ａ）に示すように連
続スキャン中において、Δα（ビューのピッチ）毎に収
集された３６０°分の投影データにより画像Ａを作成す
る。すなわち、図１０（ｂ）に示すように０°から３６
０°−Δαまでの投影データを用いて画像Ａを作成し画
像ＡをＴＶモニタに表示する。
ニットを用いる装置が特公平１−２３１３６号公報に記
載されている。この装置による画像作成の概略を図１０
を用いて説明する。まず、図１０（ａ）に示すように連
続スキャン中において、Δα（ビューのピッチ）毎に収
集された３６０°分の投影データにより画像Ａを作成す
る。すなわち、図１０（ｂ）に示すように０°から３６
０°−Δαまでの投影データを用いて画像Ａを作成し画
像ＡをＴＶモニタに表示する。
【０００７】次に、図１０（ｃ）に示すようにΔαから
３６０°までの画像Ｂを作成する。この画像Ｂは、画像
Ａから０°における投影データをマイナスにして逆投影
（バックプロジェクション）するとともに、３６０°に
おける投影データを逆投影することにより作成される。
３６０°までの画像Ｂを作成する。この画像Ｂは、画像
Ａから０°における投影データをマイナスにして逆投影
（バックプロジェクション）するとともに、３６０°に
おける投影データを逆投影することにより作成される。
【０００８】次に、図１０（ｄ）に示すように２Δαか
ら３６０°＋Δαにおける画像Ｃは、同様に、画像Ｂか
らΔαにおける投影データをマイナスにして逆投影する
とともに、３６０°＋Δαにおける投影データを逆投影
することにより作成される。
ら３６０°＋Δαにおける画像Ｃは、同様に、画像Ｂか
らΔαにおける投影データをマイナスにして逆投影する
とともに、３６０°＋Δαにおける投影データを逆投影
することにより作成される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第２の従来装置にあっては、次のような問題があっ
た。ある回転角度における投影データに基づく各画素毎
の逆投影データは、以下のように表される。
た第２の従来装置にあっては、次のような問題があっ
た。ある回転角度における投影データに基づく各画素毎
の逆投影データは、以下のように表される。
【００１０】ＢＰi ＝ａi ・｛ｌi （ｘn+1 −ｘn ）＋
ｘn ｝ ここで、ＢＰi は逆投影データであり、ａi は重み付け
係数，ｌi は補間係数であり、ｘn+1 ，ｘn は投影デー
タである。
ｘn ｝ ここで、ＢＰi は逆投影データであり、ａi は重み付け
係数，ｌi は補間係数であり、ｘn+1 ，ｘn は投影デー
タである。
【００１１】このため、例えば画像Ｃを作成する場合、
角度Δα、３６０°＋Δα夫々について逆投影データを
得るために、加減算処理を２回，乗算処理を２回行なわ
なければならない。また、角度Δα（例えば０．３６
°）毎に投影データを収集すると、例えば１０°の角度
範囲には２７個の投影データが存在し、１０°の角度範
囲だけでも、加減算処理を１０８回，乗算処理を１０８
回行なわなければならず、非常に計算量が多くなってい
た。このため、画像をリアルタイムで表示するには、多
量の計算を高速に行う必要であった。しかし、このため
には、やはり、装置が大型化し、コストも高くなる欠点
がある。
角度Δα、３６０°＋Δα夫々について逆投影データを
得るために、加減算処理を２回，乗算処理を２回行なわ
なければならない。また、角度Δα（例えば０．３６
°）毎に投影データを収集すると、例えば１０°の角度
範囲には２７個の投影データが存在し、１０°の角度範
囲だけでも、加減算処理を１０８回，乗算処理を１０８
回行なわなければならず、非常に計算量が多くなってい
た。このため、画像をリアルタイムで表示するには、多
量の計算を高速に行う必要であった。しかし、このため
には、やはり、装置が大型化し、コストも高くなる欠点
がある。
【００１２】さらに、この従来例では、２枚目以降の断
層像は１つのΔα分の投影データの逆投影処理で生成で
きるので、大量の投影データを記憶しておく必要はない
が、最初の１枚の断層像を生成するために、３６０°分
の投影データを記憶しておく必要がある。１つの投影デ
ータだけでもかなり大量であるので、３６０°分の投影
データを記憶しておくことは、大容量の記憶媒体を必要
とし、やはり装置が大型化するとともに、コストが高く
なる欠点がある。
層像は１つのΔα分の投影データの逆投影処理で生成で
きるので、大量の投影データを記憶しておく必要はない
が、最初の１枚の断層像を生成するために、３６０°分
の投影データを記憶しておく必要がある。１つの投影デ
ータだけでもかなり大量であるので、３６０°分の投影
データを記憶しておくことは、大容量の記憶媒体を必要
とし、やはり装置が大型化するとともに、コストが高く
なる欠点がある。
【００１３】したがって、本発明の目的は、少ない演算
量で画像を再構成することができ、連続スキャンにより
得られた投影データから連続的に、しかもほぼリアルタ
イムで断層像を得ることができる簡単な構成のコンピュ
ータ断層撮影装置を提供することである。
量で画像を再構成することができ、連続スキャンにより
得られた投影データから連続的に、しかもほぼリアルタ
イムで断層像を得ることができる簡単な構成のコンピュ
ータ断層撮影装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 （１）本発明のコンピュータ断層撮影装置は、被検体の
周囲を複数回回転しながらＸ線源から曝射されるＸ線に
より得られる被検体の投影データを収集するデータ収集
手段と、このデータ収集手段にて収集された投影データ
から所定回転角度範囲毎の部分画像を生成する部分画像
生成手段と、この部分画像生成手段によって生成された
複数の部分画像を記憶する記憶手段と、ｎ番目の断層像
に対して、当該ｎ番目の断層像を構成する最後の部分画
像を得たＸ線源の位置から、前記Ｘ線源が前記所定回転
角度分の角度を回転して得られた投影データから生成し
た部分画像を加算し、この部分画像から３６０度前の前
記ｎ番目の断層像を構成する部分画像を減算して、ｎ＋
１番目の断層像を生成する断層像生成手段とを具備する
ものとなっている。 （２）本発明のコンピュータ断層撮影装置は、上記
（１）に記載したものであって、かつ、断層像生成手段
によって断層像が生成される毎に、生成された断層像を
表示する表示手段をさらに具備するものとなっている。 （３）本発明のコンピュータ断層撮影装置は、上記
（１）に記載したものであって、かつ、部分画像生成手
段は、所定角度範囲毎に再構成演算に供される投影デー
タに対し、前記所定回転角度範囲の中心を１とし、この
中心から離れるに従って減少する重み関数を乗じる乗算
手段を具備するものとなっている。
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 （１）本発明のコンピュータ断層撮影装置は、被検体の
周囲を複数回回転しながらＸ線源から曝射されるＸ線に
より得られる被検体の投影データを収集するデータ収集
手段と、このデータ収集手段にて収集された投影データ
から所定回転角度範囲毎の部分画像を生成する部分画像
生成手段と、この部分画像生成手段によって生成された
複数の部分画像を記憶する記憶手段と、ｎ番目の断層像
に対して、当該ｎ番目の断層像を構成する最後の部分画
像を得たＸ線源の位置から、前記Ｘ線源が前記所定回転
角度分の角度を回転して得られた投影データから生成し
た部分画像を加算し、この部分画像から３６０度前の前
記ｎ番目の断層像を構成する部分画像を減算して、ｎ＋
１番目の断層像を生成する断層像生成手段とを具備する
ものとなっている。 （２）本発明のコンピュータ断層撮影装置は、上記
（１）に記載したものであって、かつ、断層像生成手段
によって断層像が生成される毎に、生成された断層像を
表示する表示手段をさらに具備するものとなっている。 （３）本発明のコンピュータ断層撮影装置は、上記
（１）に記載したものであって、かつ、部分画像生成手
段は、所定角度範囲毎に再構成演算に供される投影デー
タに対し、前記所定回転角度範囲の中心を１とし、この
中心から離れるに従って減少する重み関数を乗じる乗算
手段を具備するものとなっている。
【００１５】
【作用】本発明のコンピュータ断層撮影装置によれば、
装置を大型化することなく、連続スキャンにより得られ
たデータから連続的に、しかもリアルタイムで断層像を
再構成することができる。
装置を大型化することなく、連続スキャンにより得られ
たデータから連続的に、しかもリアルタイムで断層像を
再構成することができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明に係るコンピュータ断層撮影装
置の一実施例を説明する。図１は第３世代のＸ線コンピ
ュータ断層撮影装置を示す概略構成図、図２はＸ線源１
及び検出器３の連続回転により収集される投影データＰ
を示す図である。
置の一実施例を説明する。図１は第３世代のＸ線コンピ
ュータ断層撮影装置を示す概略構成図、図２はＸ線源１
及び検出器３の連続回転により収集される投影データＰ
を示す図である。
【００１７】図１において、Ｘ線源１は所定の角度βを
なすＸ線ビームＦＢを被検体２が存在する撮影領域内に
放射するものである。複数の検出器素子３−１〜３−Ｎ
を併設した検出器３は、被検体２を挟んでＸ線源１に対
向配置され、被検体２を透過したＸ線を検出するもので
ある。駆動装置１０は、Ｘ線源１と検出器３とをＸ線源
１と検出器３との対向した配置関係を保ちながら、被検
体２の周囲を連続回転させるものとなっている。なおＸ
線源１は連続回転中にビューのピッチΔα（例えば０．
３６°）毎にＸ線を曝射するものとなっている。
なすＸ線ビームＦＢを被検体２が存在する撮影領域内に
放射するものである。複数の検出器素子３−１〜３−Ｎ
を併設した検出器３は、被検体２を挟んでＸ線源１に対
向配置され、被検体２を透過したＸ線を検出するもので
ある。駆動装置１０は、Ｘ線源１と検出器３とをＸ線源
１と検出器３との対向した配置関係を保ちながら、被検
体２の周囲を連続回転させるものとなっている。なおＸ
線源１は連続回転中にビューのピッチΔα（例えば０．
３６°）毎にＸ線を曝射するものとなっている。
【００１８】図２に示すように角度θはＸ線源１及びＸ
線ビームＦＢの回転角であって、Ｘ線源１及び検出器３
の連続回転移動により１回転毎に３６０°ずつ増加して
いく。
線ビームＦＢの回転角であって、Ｘ線源１及び検出器３
の連続回転移動により１回転毎に３６０°ずつ増加して
いく。
【００１９】ＤＡＳ４は、積分器（図示しない），各検
出器素子３−１〜３−ＮからのＸ線強度データを高速か
つシリアルに取り込むためのマルチプレクサ１１，各Ｘ
線強度データをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
１２等を備え、被検体２に対するＸ線源１のピッチΔα
毎のＸ線強度データに基づく投影データＰ（ｍ，ψ，
θ）を収集する。ここで、ｍはＸ線源１の回転数であ
り、回転角度θはＸ線源１の回転角度（ビュー）であ
り、角度ψは図１に示すようにＸ線源１と回転中心Ｏ1
とを結ぶ直線と、Ｘ線源１と各検出器素子３−ｋとを結
ぶ直線とのなす角度であって角度−β／２から角度＋β
／２の範囲である。図２に示すようにビューのピッチΔ
α毎に投影データＰ（ｍ，ψ，θ）がＤＡＳ４に収集さ
れる。
出器素子３−１〜３−ＮからのＸ線強度データを高速か
つシリアルに取り込むためのマルチプレクサ１１，各Ｘ
線強度データをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
１２等を備え、被検体２に対するＸ線源１のピッチΔα
毎のＸ線強度データに基づく投影データＰ（ｍ，ψ，
θ）を収集する。ここで、ｍはＸ線源１の回転数であ
り、回転角度θはＸ線源１の回転角度（ビュー）であ
り、角度ψは図１に示すようにＸ線源１と回転中心Ｏ1
とを結ぶ直線と、Ｘ線源１と各検出器素子３−ｋとを結
ぶ直線とのなす角度であって角度−β／２から角度＋β
／２の範囲である。図２に示すようにビューのピッチΔ
α毎に投影データＰ（ｍ，ψ，θ）がＤＡＳ４に収集さ
れる。
【００２０】再構成部６はＤＡＳ４からの投影データＰ
（ｍ，ψ，θ）を取り込み、この投影データに基づき画
像再構成のための逆投影演算処理を行なうコンピュータ
６ａと、画像を記憶するためのメモリ６ｂとを有し、ス
ライスの断層像を再構成する。図３は再構成部６の逆投
影演算処理を説明するための図である。
（ｍ，ψ，θ）を取り込み、この投影データに基づき画
像再構成のための逆投影演算処理を行なうコンピュータ
６ａと、画像を記憶するためのメモリ６ｂとを有し、ス
ライスの断層像を再構成する。図３は再構成部６の逆投
影演算処理を説明するための図である。
【００２１】再構成部６内部のコンピュータ６ａは、先
ず、図３（ａ）に示すように、ある任意の回転角度θに
おける投影データＰ（ｍ，ψ，θ）を逆投影し、逆投影
データＢＰを得る。そして、得られた逆投影データＢＰ
を最初は逆投影データＱとする（なお逆投影データＱの
初期値は零としている）。
ず、図３（ａ）に示すように、ある任意の回転角度θに
おける投影データＰ（ｍ，ψ，θ）を逆投影し、逆投影
データＢＰを得る。そして、得られた逆投影データＢＰ
を最初は逆投影データＱとする（なお逆投影データＱの
初期値は零としている）。
【００２２】次に、図３（ｂ）に示すように、ある任意
の回転角度にΔαだけ角度を加算した回転角度における
投影データＰ（ｍ，ψ，θ）を逆投影し、得られた逆投
影データＢＰを前に得られた逆投影データＱに加算し、
新たな逆投影データＱを得る。コンピュータ６ａは上記
のような加算処理を回転角度θが０°〜３６０°の投影
データＰ（ｍ，ψ，θ）について繰り返し行なってい
る。
の回転角度にΔαだけ角度を加算した回転角度における
投影データＰ（ｍ，ψ，θ）を逆投影し、得られた逆投
影データＢＰを前に得られた逆投影データＱに加算し、
新たな逆投影データＱを得る。コンピュータ６ａは上記
のような加算処理を回転角度θが０°〜３６０°の投影
データＰ（ｍ，ψ，θ）について繰り返し行なってい
る。
【００２３】図４は所定の回転角度（ここでは、１０
°）範囲内で収集される各投影データを逆投影した各逆
投影データを夫々加算することにより部分画像を作成す
る処理を説明するための図である。図４に示すように、
所定の回転角度範囲内の各投影データＰ（ｍ，ψ，θ）
を逆投影し（図中ＢＰ）、前述した図３（ａ）、（ｂ）
にしたがって各逆投影データＢＰ夫々を加算することに
より、部分画像ａ1 〜ａ37が得られるものとなってい
る。メモリ６ｂは、各部分画像ａ1 〜ａ37を夫々対応す
る番地に記憶するものとなっている。ＴＶモニタ７は１
０°毎の部分画像に基づく３６０°分の画像を角度範囲
１０°に対応する時間でリアルタイムで表示する。
°）範囲内で収集される各投影データを逆投影した各逆
投影データを夫々加算することにより部分画像を作成す
る処理を説明するための図である。図４に示すように、
所定の回転角度範囲内の各投影データＰ（ｍ，ψ，θ）
を逆投影し（図中ＢＰ）、前述した図３（ａ）、（ｂ）
にしたがって各逆投影データＢＰ夫々を加算することに
より、部分画像ａ1 〜ａ37が得られるものとなってい
る。メモリ６ｂは、各部分画像ａ1 〜ａ37を夫々対応す
る番地に記憶するものとなっている。ＴＶモニタ７は１
０°毎の部分画像に基づく３６０°分の画像を角度範囲
１０°に対応する時間でリアルタイムで表示する。
【００２４】次にこのように構成された実施例の作用を
説明する。Ｘ線源１と検出器３との対向配置関係を保
ち、かつビューのピッチΔα毎にＸ線源１からＸ線を被
検体２に向けて曝射しながら被検体２の周囲を連続スキ
ャンする。連続スキャンに伴なって被検体２を透過した
Ｘ線は検出器３−１〜３−Ｎによって検出され、Ｘ線強
度データに基づきＤＡＳ４内部のマルチプレクサ１１，
Ａ／Ｄ変換器１２によってビューのピッチΔα毎の投影
データＰ（ｍ，ψ，θ）が収集される。このビューのピ
ッチΔα毎の投影データＰ（ｍ，ψ，θ）は再構成部６
に取り込まれ、コンピュータ６ａによって次のような演
算処理が行なわれる。ここでは、画像をＴＶモニタ７に
例えば回転角度１０°に対応する時間毎に表示する場合
についての演算処理を説明する。
説明する。Ｘ線源１と検出器３との対向配置関係を保
ち、かつビューのピッチΔα毎にＸ線源１からＸ線を被
検体２に向けて曝射しながら被検体２の周囲を連続スキ
ャンする。連続スキャンに伴なって被検体２を透過した
Ｘ線は検出器３−１〜３−Ｎによって検出され、Ｘ線強
度データに基づきＤＡＳ４内部のマルチプレクサ１１，
Ａ／Ｄ変換器１２によってビューのピッチΔα毎の投影
データＰ（ｍ，ψ，θ）が収集される。このビューのピ
ッチΔα毎の投影データＰ（ｍ，ψ，θ）は再構成部６
に取り込まれ、コンピュータ６ａによって次のような演
算処理が行なわれる。ここでは、画像をＴＶモニタ７に
例えば回転角度１０°に対応する時間毎に表示する場合
についての演算処理を説明する。
【００２５】まず、図３に示すような演算処理にしたが
って、０°の投影データＰ（ｍ，ψ，０）が逆投影され
て逆投影データＱ0 が得られ、次に、Δαの投影データ
Ｐ（ｍ，ψ，Δα）が逆投影されて逆投影データＢＰ1
が得られる。そして、逆投影データＢＰ1 が逆投影デー
タＱ0 に加算されて逆投影データＱ1 が得られる。さら
に、同様に、２Δαの投影データＰ（ｍ，ψ，２Δα）
が逆投影されて逆投影データＢＰ2 が得られると、逆投
影データＢＰ2 が逆投影データＱ1 に加算されて逆投影
データＱ2 が得られる。このような加算処理がΔα毎に
０°から１０°まで行なわれて部分画像ａ1 が求められ
る。例えばΔαが０．３６°であれば、部分画像ａ1 は
次のように表される。
って、０°の投影データＰ（ｍ，ψ，０）が逆投影され
て逆投影データＱ0 が得られ、次に、Δαの投影データ
Ｐ（ｍ，ψ，Δα）が逆投影されて逆投影データＢＰ1
が得られる。そして、逆投影データＢＰ1 が逆投影デー
タＱ0 に加算されて逆投影データＱ1 が得られる。さら
に、同様に、２Δαの投影データＰ（ｍ，ψ，２Δα）
が逆投影されて逆投影データＢＰ2 が得られると、逆投
影データＢＰ2 が逆投影データＱ1 に加算されて逆投影
データＱ2 が得られる。このような加算処理がΔα毎に
０°から１０°まで行なわれて部分画像ａ1 が求められ
る。例えばΔαが０．３６°であれば、部分画像ａ1 は
次のように表される。
【００２６】ａ1 ＝ΣＢＰj ここで、Σはｊが１から２７の総和演算である。この部
分画像ａ1 がメモリ６ｂに記憶される。
分画像ａ1 がメモリ６ｂに記憶される。
【００２７】同様に、回転角度１０°から所定の回転角
度範囲内の各投影データが図３に示すような演算処理に
したがって逆投影され、各逆投影データＢＰが加算され
て得られた部分画像ａ2 〜ａ37がメモリ６ｂに記憶され
る。
度範囲内の各投影データが図３に示すような演算処理に
したがって逆投影され、各逆投影データＢＰが加算され
て得られた部分画像ａ2 〜ａ37がメモリ６ｂに記憶され
る。
【００２８】次に、メモリより部分画像ａ1 〜ａ36が読
み出され、コンピュータ６ａによって次式の演算が行な
われ、画像Ａが求められる。そして回転角度３６０°に
対応する時間でＴＶモニタ７に３６０°分の画像Ａが表
示される。
み出され、コンピュータ６ａによって次式の演算が行な
われ、画像Ａが求められる。そして回転角度３６０°に
対応する時間でＴＶモニタ７に３６０°分の画像Ａが表
示される。
【００２９】Ａ＝Σａi ここで、Σはｉが１から３６についての総和演算であ
る。次に、次式によって画像Ｂが求められ、回転角度３
７０°に対応する時間でＴＶモニタ７に３６０°分の画
像Ｂが表示される。
る。次に、次式によって画像Ｂが求められ、回転角度３
７０°に対応する時間でＴＶモニタ７に３６０°分の画
像Ｂが表示される。
【００３０】Ｂ＝Ａ−ａ1 ＋ａ37 このような演算処理を行なえば、部分画像ａ37を作成す
るための５４回の加算処理，５４回の乗算処理と、画像
Ａから部分画像ａ1 を減算するとともに画像Ａに部分画
像ａ37を加算するという１回の加減算処理とを行なうの
みで、画像Ｂを求めることができる。従来の装置では、
画像Ｂを作成するためにはΔα毎に逆投影データを減算
していたが、本実施例では２つの部分画像を加減算する
のみで良く、少ない計算量で効率良く断層像を再構成で
きる。さらに、メモリ６ｂは投影データを逆投影して得
られた部分画像を記憶するだけであるので、投影データ
を記憶するのに比べて記憶容量は少なくて済み、半導体
メモリによっても実現でき、部分画像の演算を高速にお
こなうことができる。
るための５４回の加算処理，５４回の乗算処理と、画像
Ａから部分画像ａ1 を減算するとともに画像Ａに部分画
像ａ37を加算するという１回の加減算処理とを行なうの
みで、画像Ｂを求めることができる。従来の装置では、
画像Ｂを作成するためにはΔα毎に逆投影データを減算
していたが、本実施例では２つの部分画像を加減算する
のみで良く、少ない計算量で効率良く断層像を再構成で
きる。さらに、メモリ６ｂは投影データを逆投影して得
られた部分画像を記憶するだけであるので、投影データ
を記憶するのに比べて記憶容量は少なくて済み、半導体
メモリによっても実現でき、部分画像の演算を高速にお
こなうことができる。
【００３１】通常の連続回転では毎秒１回転するから、
毎秒３６枚の部分画像を得ることができる。したがっ
て、本実施例の場合には毎秒３６枚の画像を表示するか
ら、各画像がなめらかに繋がり、リアルタイムで連続し
て画像を表示することができる。なお実施例ではａi は
１０゜毎に作成したが、１回転に２秒かかるとすれば、
ａi を５゜ずつ作成すれば、同程度のリアルタイム性が
確保できる。
毎秒３６枚の部分画像を得ることができる。したがっ
て、本実施例の場合には毎秒３６枚の画像を表示するか
ら、各画像がなめらかに繋がり、リアルタイムで連続し
て画像を表示することができる。なお実施例ではａi は
１０゜毎に作成したが、１回転に２秒かかるとすれば、
ａi を５゜ずつ作成すれば、同程度のリアルタイム性が
確保できる。
【００３２】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
前述した第１の実施例はＸ線源１を回転角度０°の位置
に設定し、この回転角度０°から連続回転するようにし
たが、第２の実施例は、図５に示すように、Ｘ線源１を
回転角度２５°の位置に設定し、この回転角度２５°か
ら連続回転するようにしたものである。図６は図５に示
す連続回転において所定の回転角度範囲内で収集される
各投影データを逆投影した各逆投影データを加算処理す
ることにより部分画像を作成する処理を説明するための
図である。また、メモリ６ｂは回転角度２５°から連続
回転したときにおける各部分画像ａ3 〜ａ39を記憶する
ものとなっている。
前述した第１の実施例はＸ線源１を回転角度０°の位置
に設定し、この回転角度０°から連続回転するようにし
たが、第２の実施例は、図５に示すように、Ｘ線源１を
回転角度２５°の位置に設定し、この回転角度２５°か
ら連続回転するようにしたものである。図６は図５に示
す連続回転において所定の回転角度範囲内で収集される
各投影データを逆投影した各逆投影データを加算処理す
ることにより部分画像を作成する処理を説明するための
図である。また、メモリ６ｂは回転角度２５°から連続
回転したときにおける各部分画像ａ3 〜ａ39を記憶する
ものとなっている。
【００３３】例えば、回転角度２５°から連続スキャン
を行なった場合には、第１の実施例と同様に、コンピュ
ータ６ａによって各部分画像を作成する。しかし、ここ
では、回転角度２５°から３０°までの投影データを逆
投影した逆投影データを加算することにより部分画像ａ
3 ’を作成する。次に、回転角度３８０°から３８５°
までの投影データを逆投影した逆投影データを加算する
ことにより部分画像ａ39’を作成する。そして、回転角
度３０°から回転角度３８０°までは、所定の回転角度
範囲内１０°で収集される各投影データを逆投影した各
逆投影データを加算処理することにより部分画像ａ4 〜
ａ38をメモリ４ｂから読み出す。このようにして作成さ
れた各部分画像を次式を用いて夫々加算すると、１枚の
画像Ｃが作成される。
を行なった場合には、第１の実施例と同様に、コンピュ
ータ６ａによって各部分画像を作成する。しかし、ここ
では、回転角度２５°から３０°までの投影データを逆
投影した逆投影データを加算することにより部分画像ａ
3 ’を作成する。次に、回転角度３８０°から３８５°
までの投影データを逆投影した逆投影データを加算する
ことにより部分画像ａ39’を作成する。そして、回転角
度３０°から回転角度３８０°までは、所定の回転角度
範囲内１０°で収集される各投影データを逆投影した各
逆投影データを加算処理することにより部分画像ａ4 〜
ａ38をメモリ４ｂから読み出す。このようにして作成さ
れた各部分画像を次式を用いて夫々加算すると、１枚の
画像Ｃが作成される。
【００３４】Ｃ＝ａ3 ’＋Σａi ＋ａ39’ ここで，Σはｉが４から３８についての総和演算であ
る。このように第２の実施例においても、３６０°分の
画像を、少ない計算量で得ることができる。
る。このように第２の実施例においても、３６０°分の
画像を、少ない計算量で得ることができる。
【００３５】次に本発明の第３の実施例を説明する。本
実施例は逆投影時に投影データに重み関数をかけること
により、体動によるアーチファクトを低減するものであ
る。第１、第２実施例では、回転角度０°〜１０°の投
影データを逆投影して部分画像ａ1 を求めているが、第
３実施例では０°〜２０°の投影データＰ（ｍ，ψ，
θ）に図７に示すような重み関数ω1 （θ）をコンボル
ーション演算して逆投影して得られた部分画像をｂ1 と
する。重み関数ω1 （θ）は回転角度θが０°から１０
°のときには、ω1 （θ）＋ω1 （θ＋１０°）＝１の
関係を満たすものである。
実施例は逆投影時に投影データに重み関数をかけること
により、体動によるアーチファクトを低減するものであ
る。第１、第２実施例では、回転角度０°〜１０°の投
影データを逆投影して部分画像ａ1 を求めているが、第
３実施例では０°〜２０°の投影データＰ（ｍ，ψ，
θ）に図７に示すような重み関数ω1 （θ）をコンボル
ーション演算して逆投影して得られた部分画像をｂ1 と
する。重み関数ω1 （θ）は回転角度θが０°から１０
°のときには、ω1 （θ）＋ω1 （θ＋１０°）＝１の
関係を満たすものである。
【００３６】同様に、回転角度θが１０°から３０°に
ついての投影データＰ（ｍ，ψ，θ）に重み関数ω1
（θ−１０°）をコンボルーション演算し、演算結果を
逆投影することにより、部分画像ｂ2 を作成する。
ついての投影データＰ（ｍ，ψ，θ）に重み関数ω1
（θ−１０°）をコンボルーション演算し、演算結果を
逆投影することにより、部分画像ｂ2 を作成する。
【００３７】一般に、回転角度θがｎ×１０°から（ｎ
＋２）×１０°についての投影データＰ（ｍ，ψ，θ）
に重み関数ω1 （θ−ｎ×１０°）をコンボルーション
演算し、演算結果を逆投影することにより部分画像ｂ
n+1 を作成する。ここで、ｎは整数である。
＋２）×１０°についての投影データＰ（ｍ，ψ，θ）
に重み関数ω1 （θ−ｎ×１０°）をコンボルーション
演算し、演算結果を逆投影することにより部分画像ｂ
n+1 を作成する。ここで、ｎは整数である。
【００３８】このような演算処理を行なって作成された
部分画像ｂ1 ，ｂ2 ，…，ｂn+1 を用いて、次式の演算
処理を行なうと、１枚の完全な画像を得ることができ
る。 Ａ’＝Σｂi ここでΣはｉが１から３６の総和演算である。
部分画像ｂ1 ，ｂ2 ，…，ｂn+1 を用いて、次式の演算
処理を行なうと、１枚の完全な画像を得ることができ
る。 Ａ’＝Σｂi ここでΣはｉが１から３６の総和演算である。
【００３９】画像Ａ’は回転角度θが０°から３７０°
についての投影データＰ（ｍ，ψ，θ）に次のような重
み関数ω（θ）をコンボルーション演算して逆投影した
画像と等価である。
についての投影データＰ（ｍ，ψ，θ）に次のような重
み関数ω（θ）をコンボルーション演算して逆投影した
画像と等価である。
【００４０】ω（θ）＝Σω（θ−ｎ×１０°） ここで、Σはｎが０から３５について、θが０°から３
７０°についての総和演算である。
７０°についての総和演算である。
【００４１】重み関数ω（θ）は図８に示すような関数
である。このような重み関数ω（θ）を用いて回転角度
θが０°から３７０°についての投影データＰ（ｍ，
ψ，θ）コンボルーション・逆投影して得られる画像
（Ａ’と等価である）は体動によるアーチファクトが少
ないことが知られている。そのため、Σｂi により得ら
れる本実施例の断層像Ａ’もアーチファクトの影響を受
けないことがわかる。
である。このような重み関数ω（θ）を用いて回転角度
θが０°から３７０°についての投影データＰ（ｍ，
ψ，θ）コンボルーション・逆投影して得られる画像
（Ａ’と等価である）は体動によるアーチファクトが少
ないことが知られている。そのため、Σｂi により得ら
れる本実施例の断層像Ａ’もアーチファクトの影響を受
けないことがわかる。
【００４２】前述した第１の実施例において作成される
画像Ｂと同様の回転角度３７０°における画像Ｂ’は第
３の実施例においては次式によって作成される。 Ｂ’＝Ａ’−ｂ1 ＋ｂ37 上式によって作成される画像Ｂ’も回転角度１０°から
３８０°についての投影データＰ（ｍ，ψ，θ）に重み
関数ω1 （θ−１０°）をコンボルーション演算し、演
算結果を逆投影することにより作成された画像と等価で
ある。
画像Ｂと同様の回転角度３７０°における画像Ｂ’は第
３の実施例においては次式によって作成される。 Ｂ’＝Ａ’−ｂ1 ＋ｂ37 上式によって作成される画像Ｂ’も回転角度１０°から
３８０°についての投影データＰ（ｍ，ψ，θ）に重み
関数ω1 （θ−１０°）をコンボルーション演算し、演
算結果を逆投影することにより作成された画像と等価で
ある。
【００４３】このように第３の実施例においては、重み
関数を用いて部分画像ｂ1 ，ｂ2 ，…を作成しこれらの
部分画像を加算することにより１枚の画像を作成するの
で、前述した第１の実施例と同様な効果を有する。さら
に第３の実施例は、患者の体動によって生じる画像上の
アーチファクトを軽減できる利点がある。
関数を用いて部分画像ｂ1 ，ｂ2 ，…を作成しこれらの
部分画像を加算することにより１枚の画像を作成するの
で、前述した第１の実施例と同様な効果を有する。さら
に第３の実施例は、患者の体動によって生じる画像上の
アーチファクトを軽減できる利点がある。
【００４４】なお、重み関数として、例えば図９に示す
ような重み関数ω2 （θ）であっても良い。この重み関
数ω2 （θ）は、回転角度θが０°からβの場合は、 ω2 （θ）＝｛１−ｃｏｓ（θπ／β）｝／２であり、 回転角度θがβからΔαの場合は、 ω2 （θ）＝１であり、 回転角度θがΔαからΔα＋βの場合は、 ω2 （θ）＝１−ω（θ−Δα）であり、 回転角度θが上記以外の値である場合は、 ω2 （θ）＝０である。
ような重み関数ω2 （θ）であっても良い。この重み関
数ω2 （θ）は、回転角度θが０°からβの場合は、 ω2 （θ）＝｛１−ｃｏｓ（θπ／β）｝／２であり、 回転角度θがβからΔαの場合は、 ω2 （θ）＝１であり、 回転角度θがΔαからΔα＋βの場合は、 ω2 （θ）＝１−ω（θ−Δα）であり、 回転角度θが上記以外の値である場合は、 ω2 （θ）＝０である。
【００４５】 このω2 （θ）は、ω2 （θ）＋ω2 （θ−Δα）＝１を満たす。 この場合に部分画像ｂ1 は、回転角度θが０°からΔα
＋βについての投影データＰ（ｍ，ψ，θ）に重み関数
ω2 （θ）をコンボルーション演算して、演算結果を逆
投影することにより作成される。一般に、部分画像ｂk
は、回転角度θが（ｋ−１）ΔαからｋΔα＋βについ
ての投影データＰ（ｍ，ψ，θ）重み関数ω2 ｛θ−
（ｋ−１）Δα｝をコンボルーション演算して演算結果
を逆投影することにより作成される。
＋βについての投影データＰ（ｍ，ψ，θ）に重み関数
ω2 （θ）をコンボルーション演算して、演算結果を逆
投影することにより作成される。一般に、部分画像ｂk
は、回転角度θが（ｋ−１）ΔαからｋΔα＋βについ
ての投影データＰ（ｍ，ψ，θ）重み関数ω2 ｛θ−
（ｋ−１）Δα｝をコンボルーション演算して演算結果
を逆投影することにより作成される。
【００４６】このような重み関数ω2 （θ）を用いて作
成した部分画像を加算して得た断層像も体動によるアー
チファクトの少ないものである。本発明は上述した実施
例に限定されず、種々変形して実施可能である。例え
ば、放射線としてＸ線を用いたが、γ線を用いてもよ
い。また、再構成は３６０゜の投影データを用いるフル
再構成を説明したが、１８０゜＋ファン角度の投影デー
タに基づくハーフ再構成を行なってもよい。いわゆる第
３世代のコンピュータ断層撮影装置を説明したが、第４
世代、第５世代の装置にも適用可能である。さらに、パ
ルスＸ線に限らず、連続Ｘ線を用いてもよい。
成した部分画像を加算して得た断層像も体動によるアー
チファクトの少ないものである。本発明は上述した実施
例に限定されず、種々変形して実施可能である。例え
ば、放射線としてＸ線を用いたが、γ線を用いてもよ
い。また、再構成は３６０゜の投影データを用いるフル
再構成を説明したが、１８０゜＋ファン角度の投影デー
タに基づくハーフ再構成を行なってもよい。いわゆる第
３世代のコンピュータ断層撮影装置を説明したが、第４
世代、第５世代の装置にも適用可能である。さらに、パ
ルスＸ線に限らず、連続Ｘ線を用いてもよい。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、連続スキャンにより得
られたデータから連続的に、しかもほぼリアルタイムで
断層像を再構成することができる簡単な構成のコンピュ
ータ断層撮影装置が提供される。
られたデータから連続的に、しかもほぼリアルタイムで
断層像を再構成することができる簡単な構成のコンピュ
ータ断層撮影装置が提供される。
【図１】本発明に係るコンピュータ断層撮影装置の第１
の実施例を示す概略構成図。
の実施例を示す概略構成図。
【図２】Ｘ線源及び検出器の連続回転により収集される
投影データＰを示す図。
投影データＰを示す図。
【図３】投影データを逆投影した逆投影データの加算処
理を説明するための図。
理を説明するための図。
【図４】所定の回転角度範囲内で収集される投影データ
を逆投影した逆投影データを加算することにより部分画
像を作成する処理を説明するための図。
を逆投影した逆投影データを加算することにより部分画
像を作成する処理を説明するための図。
【図５】任意の角度から連続スキャンを行なった場合の
回転角度を示す図。
回転角度を示す図。
【図６】図５に示す連続回転において所定の回転角度範
囲内で収集される投影データを逆投影した逆投影データ
を加算することにより部分画像を作成する処理を説明す
るための図。
囲内で収集される投影データを逆投影した逆投影データ
を加算することにより部分画像を作成する処理を説明す
るための図。
【図７】投影データを逆投影する際に用いられる重み関
数ω1 （θ）の一例を示す図。
数ω1 （θ）の一例を示す図。
【図８】重み関数ω0 （θ）を示す図。
【図９】重み関数ω2 （θ）を示す図。
【図１０】従来のコンピュータ断層撮影装置による画像
の再構成処理を説明するための図。
の再構成処理を説明するための図。
１…Ｘ線源、２…被検体、３…検出器、４…ＤＡＳ、６
…再構成部、７…ＴＶモニタ、１１…マルチプレクサ、
１２…Ａ／Ｄ、ＦＢ…Ｘ線ビーム、ＰＤ…投影データ、
ＢＰ…逆投影データ。
…再構成部、７…ＴＶモニタ、１１…マルチプレクサ、
１２…Ａ／Ｄ、ＦＢ…Ｘ線ビーム、ＰＤ…投影データ、
ＢＰ…逆投影データ。
Claims (3)
- 【請求項１】 被検体の周囲を複数回回転しながらＸ線
源から曝射されるＸ線により得られる被検体の投影デー
タを収集するデータ収集手段と、この データ収集手段にて収集された投影データから所定
回転角度範囲毎の部分画像を生成する部分画像生成手段
と、この 部分画像生成手段によって生成された複数の部分画
像を記憶する記憶手段と、ｎ番目の断層像に対して、当該ｎ番目の断層像を構成す
る最後の部分画像を得たＸ線源の位置から、前記Ｘ線源
が前記所定回転角度分の角度を回転して得られた投影デ
ータから生成した部分画像を加算し、この部分画像から
３６０度前の前記ｎ番目の断層像を構成する部分画像を
減算して、ｎ＋１番目の断層像を 生成する断層像生成手
段とを具備することを特徴とするコンピュータ断層撮影
装置。 - 【請求項２】 前記断層像生成手段によって断層像が生
成される毎に、生成された断層像を表示する表示手段を
さらに具備することを特徴とする請求項１記載のコンピ
ュータ断層撮影装置。 - 【請求項３】 前記部分画像生成手段は、所定角度範囲
毎に再構成演算に供される投影データに対し、前記所定
回転角度範囲の中心を１とし、この中心から離れるに従
って減少する重み関数を乗じる乗算手段を具備すること
を特徴とする請求項１記載のコンピュータ断層撮影装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028196A JP3006722B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | コンピュータ断層撮影装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028196A JP3006722B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | コンピュータ断層撮影装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8278302A Division JP2772289B2 (ja) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | コンピュータ断層撮影装置 |
| JP28240999A Division JP3204651B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | コンピュータ断層撮影装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04266744A JPH04266744A (ja) | 1992-09-22 |
| JP3006722B2 true JP3006722B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=12241922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3028196A Expired - Lifetime JP3006722B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | コンピュータ断層撮影装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3006722B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003175028A (ja) * | 2001-10-11 | 2003-06-24 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | 複数の副画像を用いた画像再構成による円錐ビームｃｔスキャナ |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6078639A (en) * | 1997-11-26 | 2000-06-20 | Picker International, Inc. | Real time continuous CT imaging |
| US6038278A (en) * | 1998-07-01 | 2000-03-14 | Hsieh; Jiang | Method and apparatus for helical multi-frame image reconstruction in a computed tomography fluoro system |
| US6298112B1 (en) * | 1998-07-01 | 2001-10-02 | Ge Medical Systems Global Technology Co. Llc | Methods and apparatus for helical multi-frame image reconstruction in a computed tomography fluoro system including data communications over a network |
| US6061423A (en) * | 1998-08-25 | 2000-05-09 | General Electric Company | Fluoroscopy image reconstruction |
| JP2000271113A (ja) * | 1999-01-20 | 2000-10-03 | Toshiba Corp | コンピュータ断層像撮影装置 |
| EP1649426B1 (en) * | 2003-07-16 | 2018-09-19 | Philips Intellectual Property & Standards GmbH | Reconstruction of an image of a moving object from volumetric data |
| JP5940356B2 (ja) * | 2012-04-23 | 2016-06-29 | 株式会社リガク | 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 |
| WO2019047545A1 (zh) * | 2018-05-04 | 2019-03-14 | 西安大医集团有限公司 | 低剂量成像方法及装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6423136A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-25 | Nippon Kokan Kk | Leak inspection method for welded zone |
-
1991
- 1991-02-22 JP JP3028196A patent/JP3006722B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003175028A (ja) * | 2001-10-11 | 2003-06-24 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | 複数の副画像を用いた画像再構成による円錐ビームｃｔスキャナ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04266744A (ja) | 1992-09-22 |
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