JP3352215B2 - SPECT apparatus and SPECT image reconstruction method - Google Patents

SPECT apparatus and SPECT image reconstruction method

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JP3352215B2
JP3352215B2 JP05075094A JP5075094A JP3352215B2 JP 3352215 B2 JP3352215 B2 JP 3352215B2 JP 05075094 A JP05075094 A JP 05075094A JP 5075094 A JP5075094 A JP 5075094A JP 3352215 B2 JP3352215 B2 JP 3352215B2
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computerised tomographs
    • A61B6/037Emission tomography

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被写体内に注入されて
分布した放射性物質(以下、「RI」という)から放出
されるγ線を検出して、その3次元分布像を得るSPE
CT画像の再構成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an SPE for detecting a gamma ray emitted from a radioactive substance (hereinafter, referred to as "RI") injected and distributed into a subject and obtaining a three-dimensional distribution image thereof.
The present invention relates to a method for reconstructing a CT image.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、放射線を検出した画像再構成する
装置として、X線CT装置やSPECT装置などがあ
る。そして、X線CT装置は、X線源がX線ファンビー
ムの焦点位置となる幾何学的位置関係でX線源と検出素
子群とを設け、被写体の体軸を回転中心としてそのX線
源及び検出素子群を回転させながらX線源より直線的に
被写体を透過してきたX線を検出素子群で検出して投影
データを収集し、この収集した投影データを基に被写体
におけるX線の吸収分布を画像再構成するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an apparatus for reconstructing an image by detecting radiation, there are an X-ray CT apparatus and a SPECT apparatus. The X-ray CT apparatus is provided with an X-ray source and a detection element group in a geometrical positional relationship where the X-ray source is the focal position of the X-ray fan beam, and the X-ray source is set with the body axis of the subject as the center of rotation. And X-rays that have transmitted through the subject linearly from the X-ray source while rotating the detection element group are detected by the detection element group to collect projection data, and the X-ray absorption in the object is performed based on the collected projection data. The distribution is image-reconstructed.

【0003】他方、SPECT装置は、被写体内に分布
したRIから放出されるγ線を検出するため、仮想焦点
を構成するファンビームコリメータと、このファンビー
ムコリメータにより選択通過したγ線を光に変換して検
出するシンチレータ検出器とからなるガンマカメラを設
け、このガンマカメラを用いて収集した投影データを基
に被写体におけるRIそのものの分布をγ線の吸収を無
視して画像再構成するものである。
On the other hand, a SPECT apparatus detects a γ-ray emitted from RI distributed in a subject, and converts a γ-ray selectively passed through the fan-beam collimator into a virtual focus into light. A gamma camera comprising a scintillator detector for detecting the distribution of RI itself in a subject based on projection data collected using the gamma camera while ignoring absorption of γ-rays. .

【0004】いずれの装置においても、画像再構成する
場合に、フィルタ補正逆投影法(filterd back project
ion )が適用されることが多い。このフィルタ補正逆投
影法を適用した一例として「資料1」に示すものがあ
る。
[0004] In any of the apparatuses, when reconstructing an image, a filtered backprojection method (filtered back project) is used.
ion) is often applied. An example to which the filter-corrected backprojection method is applied is shown in "Document 1".

【0005】資料1:CONVOLUTION RECONSTRUCTION TEC
HNIQUES FOR DIVERGENT BEAMS.comput.Biol,Med,1976,V
OL.6,PP259-271 この資料1には、被写体の周囲を回転するX線源から被
写体に向けてX線ファンビームを爆射し、この被写体を
透過したX線を多数の検出素子を直線状あるいは円弧上
に配列した検出器で検出し、この検出した投影データを
フィルタ処理により補正後、X線ビームに沿って有効視
野内全部に逆投影してX線CT画像を再構成する旨が示
されている。この場合には、X線源が焦点にあるため、
画像上のある点における360°のあらゆる方向からの
情報量は相対的に等価の関係で取り扱える。
Reference 1: CONVOLUTION RECONSTRUCTION TEC
HNIQUES FOR DIVERGENT BEAMS.comput.Biol, Med, 1976, V
OL.6, PP259-271 In this document 1, X-ray fan beam is bombarded from the X-ray source rotating around the subject toward the subject, and the X-ray transmitted through the subject is converted into a large number of detection elements by a straight line. After the detected projection data is corrected by a filtering process, the detected projection data is corrected by filtering, and then back-projected along the X-ray beam into the entire effective field of view to reconstruct an X-ray CT image. It is shown. In this case, since the X-ray source is in focus,
The information amount from any direction of 360 ° at a certain point on the image can be handled in a relatively equivalent relation.

【0006】ところが、ファンビームコリメータを用い
たSPECT装置にフィルタ補正逆投影法を適用して画
像再構成した場合においては、コリメータに近い所の空
間分解能は良いがそのコリメータから離れるに従って空
間分解能が低下してゆくために、コリメータから離れた
所に於けるRI分布は投影データの情報に充分反映され
ない。換言すれば、再構成された画像の解像力が著しく
劣化する。
However, when an image is reconstructed by applying the filtered back projection method to a SPECT apparatus using a fan beam collimator, the spatial resolution near the collimator is good, but the spatial resolution decreases as the distance from the collimator increases. Therefore, the RI distribution far from the collimator is not sufficiently reflected in the information of the projection data. In other words, the resolving power of the reconstructed image is significantly deteriorated.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ファン
ビームコリメータを用いたSPECT装置にフィルター
補正逆投影法を適用して画像再構成した場合において
は、コリメータに近い所の空間分解能は良いが、コリメ
ータから離れるに従って空間分離能が低下していくため
に、コリメータから離れた所に於けるRI分布は投影デ
ータの情報に充分反映されない。その結果、再構成され
た画像の解像力が著しく劣化する。
As described above, when an image is reconstructed by applying the filtered back projection method to a SPECT apparatus using a fan beam collimator, the spatial resolution near the collimator is good. Since the spatial resolution decreases as the distance from the collimator increases, the RI distribution at a distance from the collimator is not sufficiently reflected in the information of the projection data. As a result, the resolving power of the reconstructed image is significantly deteriorated.

【0008】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、SPECT画像
の解像度を向上させることができるSPECT画像再構
成装置及び方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a SPECT image reconstruction apparatus and method capable of improving the resolution of a SPECT image.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、被検体に投与された放射性
同位元素の分布像を被検体の断層面に沿って再構成する
SPECT装置において、前記放射性同位元素から放射
されるγ線をファンビーム状に検出し、投影データを出
力する検出手段と、異なる方向からの投影データを得る
ために、前記被検体と前記検出手段との間に相対的な回
転運動を与える走査手段と、前記投影データを第1のコ
ンボルーション関数でコンボルーションし、再構成領域
のうち前記検出手段に近い領域のみについて逆投影する
手段と、前記投影データを第2のコンボルーション関数
でコンボルーションし、前記再構成領域全域に逆投影す
る手段とを備えた再構成手段と、この再構成手段によっ
て再構成された放射性同位元素の分布像を表示する表示
手段とを備えたことを特徴とする。
According to one aspect of the present invention, there is provided a SPECT apparatus for reconstructing a distribution image of a radioisotope administered to a subject along a tomographic plane of the subject. In, detecting means for detecting γ-rays emitted from the radioisotope in the form of a fan beam and outputting projection data, between the subject and the detecting means to obtain projection data from different directions Scanning means for giving a relative rotational movement to the projection data, means for convolving the projection data with a first convolution function, and back-projecting only the area of the reconstruction area close to the detection means, Reconstructing means comprising means for convolving with a second convolution function and back-projecting the entire reconstruction area, and radiation reconstructed by the reconstructing means. Characterized by comprising a display means for displaying the distribution image of isotopes.

【0010】また、請求項4記載の発明は、被検体に投
与された放射性同位元素の分布像を被検体の断層面に沿
ってSPECT画像を得るSPECT画像の再構成方法
において、前記放射性同位元素から放射されるγ線をフ
ァンビーム状に検出する検出手段により、前記被写体の
回り360°にわたって投影データを得るステップと、
前記投影データを第1のコンボルーション関数でコンボ
ルーションし、再構成領域のうち前記検出手段に近い領
域のみについて逆投影するステップと、前記投影データ
を第2のコンボルーション関数でコンボルーションし、
前記再構成領域全域に逆投影するステップと、前記第1
及び第2のコンボルーション関数で逆投影されたデータ
に基づいてSPECT画像を得るステップと、を備える
ことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for reconstructing a SPECT image which obtains a SPECT image along a tomographic plane of a subject from a distribution image of the radioisotope administered to the subject. Obtaining projection data over 360 ° around the subject by detecting means for detecting γ-rays emitted from the object in a fan beam shape;
Convolving the projection data with a first convolution function, back-projecting only a region of the reconstructed region that is close to the detection means, convolving the projection data with a second convolution function,
Back-projecting the entire reconstruction area;
And obtaining a SPECT image based on the data back-projected with the second convolution function.

【0011】[0011]

【作用】本発明によるSPECT装置及びSPECT画
像の再構成方法によれば、投影データを第1のコンボル
ーション関数と第2のコンボルーション関数でそれぞれ
コンボルーションし、第1のコンボルーション関数でコ
ンボルーションした部分について再構成領域のうちコリ
メータに近い領域のみを逆投影する。第2のコンボルー
ション関数でコンボルーションした部分については、再
構成領域全域にわたって逆投影する。そして、これらの
逆投影結果に基づきSPECT画像を得る。
According to the SPECT apparatus and the SPECT image reconstruction method of the present invention, the projection data is convolved with the first convolution function and the second convolution function, respectively, and the convolution is performed with the first convolution function. Only the area close to the collimator in the reconstructed area is back-projected with respect to the set portion. The portion convolved by the second convolution function is back-projected over the entire reconstruction area. Then, a SPECT image is obtained based on these backprojection results.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は、本発明のSPECT画像の再構成
SPECT装置100の概略を示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a SPECT image reconstruction SPECT apparatus 100 according to the present invention.

【0014】このSPECT装置100は、架台1、デ
ータ収集部2、画像再構成部3、表示部4からなり、画
像再構成部3で実施する画像再構成処理を後述する方法
で行う。
The SPECT apparatus 100 includes a gantry 1, a data acquisition unit 2, an image reconstruction unit 3, and a display unit 4, and performs an image reconstruction process performed by the image reconstruction unit 3 by a method described later.

【0015】架台1は、被検体Pに分布したRIから放
出されるγ線を360°方向から検出するため、ファン
ビームコリメータ5が取付けられたガンマカメラ6を被
検体Pを中心として360°回転させることができる。
この架台1のガンマカメラ6からの投影データはデータ
収集部2で収集される。
The gantry 1 rotates a gamma camera 6 equipped with a fan beam collimator 5 by 360 ° around the subject P to detect γ-rays emitted from the RI distributed on the subject P from a 360 ° direction. Can be done.
Projection data from the gamma camera 6 of the gantry 1 is collected by the data collection unit 2.

【0016】この時、2台以上のガンマカメラを使用し
てもよい。
At this time, two or more gamma cameras may be used.

【0017】架台1に回転自在に取りつけられたガンマ
カメラ6から得られる投影データは、データ収集部によ
って収集される。ガンマカメラ6によって得られた投影
データは初ず、データ収集部に於てフィルター処理され
る。このフィルター処理は二つの別々の処理に分離され
ている。これら二つの分離されたフィルタ処理について
は後述する。次に、別々にフィルター処理された、即
ち、二つの別々のコンボルーション関数(再構成フィル
タ関数ともいう)によってコンボルーションされた二つ
のデータは、再構成部3でそれぞれ逆投影され、それら
の逆投影データを相互に加算することによって再構成画
像が得られる。
Projection data obtained from the gamma camera 6 rotatably mounted on the gantry 1 is collected by a data collection unit. The projection data obtained by the gamma camera 6 is first filtered in a data collection unit. This filtering process is separated into two separate processes. These two separated filtering processes will be described later. Next, the two data that have been separately filtered, that is, convolved by two separate convolution functions (also referred to as reconstruction filter functions), are respectively back-projected by the reconstruction unit 3 and their inverses. A reconstructed image is obtained by adding the projection data to each other.

【0018】図2は、ファンビームコリメータを用いた
場合の投影データによりSPECT画像を再構成する場
合の有効視野(EF)とファンビームコリメータ5及び
ファンビームの仮想の焦点VF の幾何学的な位置関係を
示している。なお、図2において、βはガンマカメラ6
の角度、P(β,s)はl−l’方向投影像である。S
は、回転中心と、回転中心を通りシンチレータ有効発光
面に平行な線がl−l’と交わる交点との距離を示す。
Rは、コリメータ5の焦点VF とガンマカメラ6の回転
中心との距離を示す。
[0018] Figure 2 is a geometric effective visual field (EF) and the focal point V F of the virtual fan beam collimator 5 and fan beam when reconstructing a SPECT image by the projection data in the case of using the fan beam collimator The positional relationship is shown. In FIG. 2, β is a gamma camera 6
, P (β, s) is a projection image in the l−1 ′ direction. S
Indicates the distance between the rotation center and the intersection point where a line passing through the rotation center and parallel to the scintillator effective light-emitting surface intersects l ′ ′.
R represents a distance between the rotation center of the focal point V F and gamma camera 6 of the collimator 5.

【0019】この図2の関係にあるとき、画像再構成さ
れた結果であるSPECT値f(x,y)は次の(7)
式で表現される。
Under the relationship shown in FIG. 2, the SPECT value f (x, y) as a result of image reconstruction is given by the following (7).
It is represented by an expression.

【0020】[0020]

【数1】 (Equation 1)

【外1】 れた中央垂線と、仮想焦点VF から投影画像P(β,
S)を結ぶ線との間の角度を示す。また、Lは、仮想焦
点VF と、f(x,y)から中央線に引かれた垂直との
交点との距離を示す。
[Outside 1] A central vertical line which, projected images P (beta from the virtual focal point V F,
S) shows the angle between the line and the line. Further, L is shown a virtual focal point V F, f (x, y ) the distance between the intersection of the vertical drawn from the center line.

【0021】図3に於て、仮想の焦点VF から円形有効
視野EFに向けて投影線が描かれ、有効視野内で発生し
たγ線がガンマカメラによって検出される。ファンビー
ムコリメータはコリメータ面から遠い程分解能が劣化
し、近い程良くなるという特徴をもっているので、ガン
マカメラに近い部分から検出されたデータほど良質なデ
ータが得られることになる。この特徴を生かし高解像度
の再構成画像を得るために、図3に示す如くコリメータ
の仮想焦点VF と検出器回転中心Oを通る円の領域外の
コリメータに近い部分の限定した領域にのみ逆投影を行
い、分解能が劣化するコリメータから遠い部分には逆投
影を行わないようにする。これにより分解能が良いデー
タのみを用いて再構成を行うので高解像度の画像を得る
ことができる。限定して逆投影を行ってもデータの18
0度対称性を利用することで、数学的に矛盾することな
く逆投影することができる。つまり、(g−a)/2を
半径とする円の外側で有効視野EF内のデータのみを逆
投影する(図中、斜線部分)。図3に於ける斜線部分と
は、頂点をファンビームコリメータの仮想の焦点VF
し、BASE1とBASE2を結ぶ底辺を上記コリメー
タの検出面とする二等辺三角形内に於て、ファンビーム
コリメータの回転中心を中心として前記二等辺三角形に
内接する第1の円の領域内で、ファンビームコリメータ
の焦点と回転中心との間を直径にもつ第2の円が前記第
1の円の領域と重なり合う部分を除いた第1の円の領域
となる。ここでgは仮想の焦点VF から有効発光面まで
の垂直距離、aはEFの中心から有効発光面までの垂直
距離である。線分m−m’は、焦点VF からコリメータ
検出面におろされた垂線を示す。
[0021] At a 3, the projection rays toward a circular field of view EF is drawn from the focal point V F of the virtual, gamma rays generated within the effective field of view are detected by a gamma camera. Since the fan beam collimator has the characteristic that the resolution decreases as the distance from the collimator surface increases and the resolution increases as the distance from the collimator surface increases, the higher the data detected from a portion closer to the gamma camera, the higher the quality of data can be obtained. To obtain high-resolution reconstructed image of taking advantage of this feature, the reverse only a limited region of the portion close to the circle of the area outside of the collimator through the virtual focal point V F and the detector rotation center O of the collimator as shown in Figure 3 Projection is performed, and back projection is not performed on a portion far from the collimator where the resolution is deteriorated. As a result, since reconstruction is performed using only data having a high resolution, a high-resolution image can be obtained. Even if limited back projection is performed, 18
By utilizing the 0-degree symmetry, backprojection can be performed without inconsistency mathematically. That is, only the data within the effective field of view EF is back-projected outside the circle having a radius of (ga) / 2 (the hatched portion in the figure). The in hatched portion in FIG. 3, the apex and the focal point V F of the virtual fan beam collimator, a bottom connecting the BASE1 and BASE2 At a the isosceles triangle to the detection surface of the collimator, the rotation of the fan beam collimator A portion where a second circle having a diameter between the focal point of the fan beam collimator and the rotation center overlaps with the region of the first circle in a region of the first circle inscribed in the isosceles triangle about the center. Is the area of the first circle excluding. Where g is the vertical distance to the effective light emitting surface from the focal point V F of virtual, a is a vertical distance to the effective light emitting surface from the center of the EF. Line m-m 'indicates the perpendicular line grated from the focal point V F to the collimator detection surface.

【0022】次に、逆投影領域を図3の斜線部分とする
数学的意味について簡単に説明する。
Next, the mathematical meaning of the back projection area as the hatched portion in FIG. 3 will be briefly described.

【0023】パラレルビームコリメータにより投影デー
タを収集した場合を考えると、ガンマカメラの回転中心
を通りかつガンマカメラの検出面に平行な直線を境とし
てカメラに近い領域を逆投影すれば、1周分の逆投影後
には、有効視野内のどの点においても180°分の逆投
影が行われたことになる。即ち、逆投影領域に余分な重
なりが生じたりしないので、得られるSPECT画像に
アーチファクトが生じることはない。パラレルビーム
は、ファンビームの仮想焦点を無限遠点にもっていった
ものと考えられるので、ファンビームの場合には、図3
の斜線部分の領域を逆投影すればよい。
Considering the case where projection data is collected by a parallel beam collimator, if an area close to the camera is back-projected with a straight line passing through the center of rotation of the gamma camera and parallel to the detection surface of the gamma camera as a boundary, it takes one round. After the backprojection, the backprojection of 180 ° has been performed at any point in the effective visual field. That is, since no extra overlap occurs in the backprojection area, no artifact occurs in the obtained SPECT image. The parallel beam is considered to have brought the virtual focus of the fan beam to the point at infinity.
In this case, the area of the hatched portion may be back-projected.

【0024】上述した方法を用いることによって、非常
に解像度のよいSPECT画像が得らるが、上述した方
法に於ては、得られる投影データが180°対称性をも
つ場合に、正確なSPECT画像が得られる。しかし、
後述するように、ファンビームコリメータを用いて得ら
れた投影データは180°対称性をもたない。そこで、
後述する様に、コンボルーション関数を分離して、それ
ぞれの部分に対して逆投影プロセスを行い、別々に得ら
れた逆投影データを最後に足し合わせて最終的な逆投影
結果を得る。
By using the above-described method, a SPECT image with very high resolution can be obtained. However, in the above-described method, when the obtained projection data has 180 ° symmetry, an accurate SPECT image can be obtained. Is obtained. But,
As described later, the projection data obtained by using the fan beam collimator does not have 180 ° symmetry. Therefore,
As described later, the convolution function is separated, a backprojection process is performed on each part, and separately obtained backprojection data is finally added to obtain a final backprojection result.

【0025】まず、パラレルビームコリメータ及びファ
ンビームコリメータを用いた投影データの性質について
以下に記述する。
First, the properties of projection data using a parallel beam collimator and a fan beam collimator will be described below.

【0026】図7に示すように、パラレルビームコリメ
ータを用いて投影データを得ると、投影データf(x,
θ)と180°対称の位置にある投影データf(−x,
θ+π)は等しい。そして、再構成フィルタh(x)で
コンボルーションした後は、次の(2),(3)式とな
る。
As shown in FIG. 7, when the projection data is obtained using the parallel beam collimator, the projection data f (x,
θ) and the projection data f (−x,
θ + π) are equal. After the convolution with the reconstruction filter h (x), the following equations (2) and (3) are obtained.

【0027】[0027]

【数2】 q(x,θ)=f(x,θ)*h(x) …(2)## EQU2 ## q (x, θ) = f (x, θ) * h (x) (2)

【数3】 q(−x,θ+π)=f(−x,θ+π)*h(x) …(3) 従って、q(x,θ)=q(−x,θ+π)となり、コ
ンボルーションした後のデータも180°の対称性は保
たれている。
Q (−x, θ + π) = f (−x, θ + π) * h (x) (3) Accordingly, q (x, θ) = q (−x, θ + π), and after convolution Are also kept at 180 ° symmetry.

【0028】これに対し、図8及び図9に示す如くのフ
ァンビームコリメータを用いて投影データを得ると、 f(x,θ)≠f(−x,θ+π) となり、180°対称性を持たない。そして、再構成フ
ィルタh(x)にてコンボルーションすると、次の
(4),(5)式の如くとなる。
On the other hand, when projection data is obtained by using a fan beam collimator as shown in FIGS. 8 and 9, f (x, θ) ≠ f (−x, θ + π), and has 180 ° symmetry. Absent. Then, when convolution is performed by the reconstruction filter h (x), the following equations (4) and (5) are obtained.

【0029】[0029]

【数4】 q(x,θ)=f(x,θ)*h(x) …(4)## EQU4 ## q (x, θ) = f (x, θ) * h (x) (4)

【数5】 q(−x,θ+π)=f(−x,θ+π)*h(x) …(5) 従って、q(x,θ)≠q(−x,θ+π)となり、コ
ンボルーションした後のデータはやはり対称性を持たな
い。
Q (−x, θ + π) = f (−x, θ + π) * h (x) (5) Accordingly, q (x, θ) ≠ q (−x, θ + π), and after convolution Data has no symmetry.

【0030】即ち、ファンビームコリメータを用いた場
合、或一つの投影データのパスについてみると、
That is, when a fan beam collimator is used, and when one path of projection data is viewed,

【数6】 F(xa ,θ1 )=F(xb ,θ2 ) …(6) となるもう一つのパスは必ず存在する(図9参照)。し
かし、パラレルビームコリメータを用いた時と異なり、
すべてのxについて上記(6)式が成り立つわけではな
い。再構成関数とコンボルーションした後は、次式のよ
うになる。
There is always another path where F (x a , θ 1 ) = F (x b , θ 2 ) (6) (see FIG. 9). However, unlike when using a parallel beam collimator,
Equation (6) above does not hold for all x. After convolution with the reconstruction function,

【0031】 Q(x,θ1 )=F(x,θ1 )*h(x) Q(x,θ2 )=F(x,θ2 )*h(x) すべてのxについてF(x,θ1 )=F(x,θ2 )は
成立しないので、Q(x,θ1 )はQ(x,θ2 )に等
しくない。h(x)をデルタ関数の定数倍で表現できる
部分(図4(b)を参照、以下第1のコンボルーション
関数という)とそうでない部分(図4(c)を参照、以
下第2のコンボルーション関数という)に分け、それぞ
れ投影データとコンボルーションすると、以下説明する
ように、第1のコンボルーション関数でコンボルーショ
ンした部分は180°の対称性をもつことができる。こ
こで、コンボルーションの定義式を次の(7)式に示
す。
Q (x, θ 1 ) = F (x, θ 1 ) * h (x) Q (x, θ 2 ) = F (x, θ 2 ) * h (x) For all x, F (x, θ 2 ) * h (x) , Θ 1 ) = F (x, θ 2 ) does not hold, so Q (x, θ 1 ) is not equal to Q (x, θ 2 ). A portion where h (x) can be expressed by a constant multiple of the delta function (see FIG. 4 (b), hereinafter referred to as a first convolution function) and a portion which is not (see FIG. 4 (c), hereinafter a second combo function) And a convolution with the projection data, respectively, the portion convolved with the first convolution function can have 180 ° symmetry as described below. Here, the definition equation of the convolution is shown in the following equation (7).

【数7】 そして、デルタ関数δ(x)とのコンボルーションは次
の(8)式となる。
(Equation 7) The convolution with the delta function δ (x) is given by the following equation (8).

【0032】[0032]

【数8】 ただし、 δ(x)=1(x=0) =0(x≠0) つまり、(8)式より、ある関数をデルタ関数でコンボ
ルーションしても元の関数に戻ることが理解できる。従
って、再構成フィルタの形をデルタ関数に近づければ、
投影データの形を変えることなくコンボルーションを行
なうことができる。
(Equation 8) However, δ (x) = 1 (x = 0) = 0 (x ≠ 0) That is, from equation (8), it can be understood that even if a function is convolved with a delta function, the function returns to the original function. Therefore, if the shape of the reconstruction filter approaches the delta function,
Convolution can be performed without changing the shape of the projection data.

【0033】いま、例えば再構成フィルタの特性h
(x)が図4(a)に示す如くの形状を有する場合に
は、原点近傍がデルタ関数を定数倍したものに近似でき
ることから、図4(b),(c)に示す如く第1のコン
ボルーション関数h1 (x)と第2のコンボルーション
関数h2 (x)とに分離する。即ち、h(x)=h
1 (x)+h2 (x)となる。また、コンボルーション
は分配の法則を満たすので、再構成フィルタ関数h
(x)をh1 (x)とh2 (x)とに分けて計算しても
結果は同じになる。つまり、次の(9)式となる。
Now, for example, the characteristic h of the reconstruction filter
When (x) has a shape as shown in FIG. 4 (a), the vicinity of the origin can be approximated to a value obtained by multiplying the delta function by a constant, so that the first region as shown in FIGS. 4 (b) and 4 (c). Separation into a convolution function h 1 (x) and a second convolution function h 2 (x). That is, h (x) = h
1 to become (x) + h 2 (x ). Since the convolution satisfies the law of distribution, the reconstruction filter function h
Even if (x) is calculated separately for h 1 (x) and h 2 (x), the result is the same. That is, the following equation (9) is obtained.

【0034】[0034]

【数9】 P(x,θ)*h(x) =P(x,θ)*{h1 (x)+h2 (x)} =P(x,θ)*h1 (x)+P(x,θ)*h2 (x) =A・P(x,θ)+P(x,θ)*h2 (x),ここでAは定数 …(9) そして、上記(9)式の右辺第1項は180°の対称性
があるので上述したコリメータに近い領域のみ逆投影す
ることが可能であり、右辺第2項は180°の対称性が
ないので、コリメータに近い領域のみ逆投影すると正確
なSPECT画像を得ることができなくなるので、有効
視野内全域に渡って逆投影を行なえば良い。
P (x, θ) * h (x) = P (x, θ) * {h 1 (x) + h 2 (x)} = P (x, θ) * h 1 (x) + P ( x, θ) * h 2 (x) = A · P (x, θ) + P (x, θ) * h 2 (x), where A is a constant... (9) Since the first term has 180 ° symmetry, it is possible to backproject only the area near the collimator described above, and the second term on the right side has no 180 ° symmetry, so if only the area near the collimator is backprojected, Since an accurate SPECT image cannot be obtained, back projection may be performed over the entire effective field of view.

【0035】最後に、式(9)の第一項及び第二項のそ
れぞれのコンボルーション関数に基づいて逆投影された
結果を数学的に足し合わせることによって、最終的な逆
投影結果を得ることができ、この逆投影結果に基づいて
SPECT画像が再構成される。
Finally, the final back-projected result is obtained by mathematically adding back-projected results based on the convolution functions of the first and second terms of equation (9). And a SPECT image is reconstructed based on the backprojection result.

【0036】以上説明したように、本発明によれば、再
構成フィルタ関数を、第1のコンボルーション関数と第
2のコンボルーション関数に分離して、それぞれ投影デ
ータをコンボルーションし、第1のコンボルーション関
数とコンボルーションした結果をコリメータに近い領域
のみ逆投影し、第2のコンボルーション関数とコンボル
ーションした結果を有効視野全域に渡って逆投影するよ
うにしたので、解像度が高く、正確なSPECT画像が
得られる。
As described above, according to the present invention, the reconstruction filter function is separated into the first convolution function and the second convolution function, and the projection data is convolved with each other. Since the result of the convolution with the convolution function is back-projected only in the area close to the collimator, and the result of the convolution with the second convolution function is back-projected over the entire effective visual field, the resolution is high and accurate. A SPECT image is obtained.

【0037】また、以上説明した実施例においては、二
つの部分に分割される再構成フィルタ関数を図5(a)
乃至5(c)に示すようなものとしてもよい。図5
(a)に示すフィルターはRAMPフィルタで、解像力
は良いが、ノイズに弱く画像が安定しにくい。図5
(b)に示すフィルタはShepp &Logan フィルタで、R
AMPフィルタから高周波分を落としたもので、ノイズ
に強く画像が安定する。図5(c)に示すフィルタはCh
esler フィルタで、Shepp &Logan フィルタから更に高
周波成分を落としたもので、非常にノイズが多いデータ
に対して使われる。
In the embodiment described above, the reconstructed filter function divided into two parts is shown in FIG.
To 5 (c). FIG.
The filter shown in (a) is a RAMP filter, which has good resolution, but is susceptible to noise and makes it difficult to stabilize an image. FIG.
The filter shown in (b) is a Shepp & Logan filter.
The high frequency component is dropped from the AMP filter, and the image is stable against noise. The filter shown in FIG.
An esler filter that removes the high-frequency components from the Shepp & Logan filter, and is used for extremely noisy data.

【0038】また、実際にガンマカメラで収集されたデ
ータは多少の不鮮明さを含んでいるのでそれを見込んで
再構成フィルタの分け方を変えると画像はより安定す
る。図6にはガンマカメラのボケを考慮した再構成フィ
ルタのフィルタ値の例が示されており、同図(a)(h
1 (x)に対応)に示す如くのメインフィルタ、同図
(b)(h2 (x)に対応)に示す如くのサブフィルタ
を用いれば良い。
Further, since the data actually collected by the gamma camera includes some blur, if the method of dividing the reconstruction filter is changed in consideration of the blur, the image becomes more stable. FIG. 6 shows examples of filter values of the reconstruction filter in consideration of the blur of the gamma camera.
1 (x)) and a sub-filter as shown in FIG. 3 (b) (corresponding to h 2 (x)).

【0039】なお、本発明は、以上説明した実施例に限
定されるものではなく、その要旨を変更しない限り、種
々の変形実施が可能である。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without changing the gist of the present invention.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、解像力が高く正確なSPECT画像を得ることがで
きる。
As described above, in the present invention, an accurate SPECT image having a high resolution can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係り、SPECT装置の全
体構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a SPECT apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】ファンビームコリメータを使用したSPECT
画像の再構成方法を示す図。
FIG. 2 SPECT using a fan beam collimator
The figure which shows the reconstruction method of an image.

【図3】デルタ関数を使ってSPECT画像を再構成す
る時の領域の決め方を説明する図。
FIG. 3 is a view for explaining how to determine a region when reconstructing a SPECT image using a delta function.

【図4】再構成フィルタをデルタ関数部とその他の関数
部に分離する例を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example in which a reconstruction filter is separated into a delta function part and other function parts.

【図5】三種類の再構成フィルタの例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of three types of reconstruction filters.

【図6】実際のフィルタ値の例を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of an actual filter value.

【図7】パラレルビームによって投影を行なう例を示す
図。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which projection is performed using a parallel beam.

【図8】ファンビームによって投影を行なう例を示す
図。
FIG. 8 is a diagram showing an example in which projection is performed by a fan beam.

【図9】ファンビームによって投影を行う具体例を示す
図。
FIG. 9 is a diagram showing a specific example of performing projection by a fan beam.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−370784(JP,A) 特開 平3−225292(JP,A) 特開 平4−120492(JP,A) 特開 昭63−172983(JP,A) 特開 昭57−69268(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01T 1/161 G06T 1/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-4-370784 (JP, A) JP-A-3-225292 (JP, A) JP-A-4-120492 (JP, A) JP-A-63- 172983 (JP, A) JP-A-57-69268 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01T 1/161 G06T 1/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被検体に投与された放射性同位元素の分
布像を被検体の断層面に沿って再構成するSPECT装
置において、 前記放射性同位元素から放射されるγ線をファンビーム
状に検出し、投影データを出力する検出手段と、 異なる方向からの投影データを得るために、前記被検体
と前記検出手段との間に相対的な回転運動を与える走査
手段と、 前記投影データを第1のコンボルーション関数でコンボ
ルーションし、再構成領域のうち前記検出手段に近い領
域のみについて逆投影する手段と、前記投影データを第
2のコンボルーション関数でコンボルーションし、前記
再構成領域全域に逆投影する手段とを備えた再構成手段
と、 この再構成手段によって再構成された放射性同位元素の
分布像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする
SPECT装置。
1. A SPECT apparatus for reconstructing a distribution image of a radioisotope administered to a subject along a tomographic plane of the subject, wherein a γ-ray emitted from the radioisotope is detected in a fan beam shape. Detecting means for outputting projection data; scanning means for providing a relative rotational movement between the subject and the detecting means in order to obtain projection data from different directions; Means for performing convolution with a convolution function and back-projecting only the area close to the detection means in the reconstructed area, and convolving the projection data with a second convolution function and back-projecting the entire reconstructed area And a display means for displaying a distribution image of the radioisotope reconstructed by the reconstructing means. SPECT device.
【請求項2】 前記第1のコンボルーション関数はデル
タ関数の近似式であることを特徴とする請求項1記載の
SPECT装置。
2. The SPECT apparatus according to claim 1, wherein the first convolution function is an approximate expression of a delta function.
【請求項3】 前記第1のコンボルーション関数でコン
ボルーションされた投影データが逆投影される領域と
は、頂点が前記検出手段の焦点で底辺が上記検出手段面
である二等辺三角形に於て、前記検出手段の回転中心を
中心とする前記二等辺三角形に内接する第1の円の領域
内で、前記検出手段の焦点と回転中心との間を直径にも
つ第2の円が前記第1の円の領域と重なり合う部分を除
いた第1の円の領域であることを特徴とする請求項1ま
たは2記載のSPECT装置。
3. The area where the projection data convolved by the first convolution function is back-projected is defined by an isosceles triangle whose vertex is the focal point of the detecting means and whose base is the detecting means surface. A second circle having a diameter between the focal point of the detection means and the rotation center within the first circle area inscribed in the isosceles triangle about the rotation center of the detection means, The SPECT apparatus according to claim 1, wherein the SPECT apparatus is a first circle area excluding a portion overlapping the circle area.
【請求項4】 被検体に投与された放射性同位元素の分
布像を被検体の断層面に沿ってSPECT画像を得るS
PECT画像の再構成方法において、 前記放射性同位元素から放射されるγ線をファンビーム
状に検出する検出手段により、前記被写体の回り360
°にわたって投影データを得るステップと、 前記投影データを第1のコンボルーション関数でコンボ
ルーションし、再構成領域のうち前記検出手段に近い領
域のみについて逆投影するステップと、 前記投影データを第2のコンボルーション関数でコンボ
ルーションし、前記再構成領域全域に逆投影するステッ
プと、 前記第1及び第2のコンボルーション関数で逆投影され
たデータに基づいてSPECT画像を得るステップと、 を備えることを特徴とするSPECT画像の再構成方
法。
4. Obtaining a SPECT image from a distribution image of a radioisotope administered to a subject along a tomographic plane of the subject.
In a method of reconstructing a PECT image, a detection means for detecting a γ-ray emitted from the radioisotope in a fan beam form, by using a detecting means for detecting 360 degrees around the subject.
Obtaining projection data over an angle, convolving the projection data with a first convolution function, and back-projecting only a region of the reconstructed region close to the detection means; Convoluting with a convolution function and back-projecting the whole reconstruction area; and obtaining a SPECT image based on the data back-projected with the first and second convolution functions. A characteristic SPECT image reconstruction method.
【請求項5】 前記第1のコンボルーション関数はデル
タ関数の近似式であることを特徴とする請求項4記載の
SPECT画像の再構成方法。
5. The SPECT image reconstruction method according to claim 4, wherein the first convolution function is an approximate expression of a delta function.
【請求項6】 前記第1のコンボルーション関数でコン
ボルーションされた投影データが逆投影される領域と
は、頂点が前記検出手段の焦点で底辺が上記検出手段面
である二等辺三角形に於て、前記検出手段の回転中心を
中心とする前記二等辺三角形に内接する第1の円の領域
内で、前記検出手段の焦点と回転中心との間を直径にも
つ第2の円が前記第1の円の領域と重なり合う部分を除
いた第1の円の領域であることを特徴とする請求項4ま
たは5記載のSPECT画像の再構成方法。
6. The area where the projection data convolved by the first convolution function is back-projected is an isosceles triangle whose vertex is the focal point of the detecting means and whose base is the detecting means surface. A second circle having a diameter between the focal point of the detection means and the rotation center within the first circle area inscribed in the isosceles triangle about the rotation center of the detection means, claim, characterized in that except for the region with the overlapping portions of the circle is a region of the first circle 4 or
Or a method for reconstructing a SPECT image according to item 5 .
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