JP3393896B2 - 放射線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

放射線コンピュータ断層撮影装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、放射線コンピュータ断
層撮影装置(以下、放射線CT装置と称する)に係り、
特に放射線減衰の大きい領域に生ずるアーチファクトを
低減できる放射線CT装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の放射線CT装置の一つであるX線
CT装置は、第3世代の場合は、図5(a)を示すよう
に、X線管球10に対して撮影域を介して対向配置され
X線管球10からのX線を検出するX線検出器11と、
X線管球10及びX線検出器11とを撮影域の周囲を回
転移動させることで撮影域内に載置された被検体Mにつ
いてのプロジェクション・データを収集するデータ収集
装置12と、このデータ収集装置12で収集された多方
向のプロジェクション・データにより画像を再構成する
画像再構成装置13と、この画像再構成装置13で再構
成された被検体Mの断層像の画像を表示する画像表示装
置14を備えている。
【0003】図5は画像再構成装置13内での処理フロ
ーを示している。すなわちST1において、X線検出器
11にて収集されたプロジェクション・データの対数変
換や種々の補正処理等の前処理が行なわれ、続いてST
2においてコンボリューションが行なわれ、最後にST
3においてバックプロジェクションが行なわれる。
【0004】画像表示装置14では、収集されたプロジ
ェクション・データから被検者Mの断層像が再構成され
て表示される。このとき、図6に示すような肩部のよう
にX線減衰の大きい骨Nが並んでいるような部位では、
図中実線矢印Pで示す方向において、X線検出器の出力
のS/N比が他の方向に比べて急激に悪化する。このた
め、再構成画像に実線矢印P方向にストリーク状のアー
チファクトが発生する。このようなストリーク状のアー
チファクトを低減する方法には、図7(a)の太線Qの
範囲のプロジェクション・データに対して、ノイズ低減
処理として図7(b)に示すような例えば5×5の平滑
化フィルタを画像再構成装置13内の前処理の段階でか
ける方法などがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のX線C
T装置に用いられたノイズ低減処理方法として、平滑化
フィルタをかけるものはノイズ成分を簡単に低減できる
というメリットがある反面、信号成分が鈍ってしまい空
間分解能の劣化を招くという問題があった。このため、
診断に適した解像度を有する画像を得るのが困難であっ
た。そこで本発明は、被検体のX線減衰の大きい部位の
ノイズ成分を低減して、空間分解能の劣化を招かないX
線CT装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、以下の
ような放射線コンピュータ断層撮影装置が提供される。 (1)被検体の多方向の投影データを再構成演算して前
記被検体の断層像を求める放射線コンピュータ断層撮影
装置において、放射線減衰が予め定められた値以上の領
域については前記投影データとこの投影データの対向ビ
ームとを平均化した修正データに基づいて断層像を生成
する生成手段を具備する。 (2)被検体の多方向の投影データを再構成演算して前
記被検体の断層像を求める放射線コンピュータ断層撮影
装置において、放射線減衰が予め定められた値以上の領
域を抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出され
た領域の投影データに対して、信号成分の線形性を保ち
つつノイズ成分を低減化する処理を施し、当該処理が施
されたデータに基づいて断層像を生成する生成手段とを
具備する。 (3) (2)に記載の放射線コンピュータ断層撮影装
置において、前記抽出手段は、被検体のサイズ、または
撮影部位に応じて前記領域を抽出してもよい。 (4) (2)、または(3)に記載の放射線コンピュ
ータ断層撮影装置において、前記生成手段は、前記投影
データとこの投影データの対向データとを平均化した修
正データに基づいて断層像を生成してもよい。
【0007】
【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。すなわち、投影データとその対向データに含まれる
信号成分は同じであるのに対して、両者に含まれるノイ
ズ成分はランダムであるため無相関である。よって投影
データとその対向データとを平均して求められる修正デ
ータでは、ノイズ成分は互いに打ち消し合うこととな
り、ノイズ成分は低減される。一方、信号成分は平均し
ても不変なので空間分解能は劣化しない。したがって、
修正データを用いることにより、特定方向に放射線減衰
の大きい組織が並ぶ部位の再構成画像を得る場合であっ
ても、放射線検出器出力のS/N比劣化によって生じる
ストリーク状アーチファクトが低減され、画像の解像度
が向上する。また、ノイズ低減処理が必要な領域に対し
て、信号成分は保ちつつノイズ成分を低減化する処理を
施し、当該処理が施されたデータに基づいて断層像を生
成することにより、X線減衰の大きい撮影部位であって
も、空間分解能は劣化せず、診断に適した解像度の画像
を得ることができる。
【0008】
【実施例】図1の(a)は本発明の一実施例に係るX線
CT装置の構成を示す概略図であり、(b)は再構成処
理のフロー図である。この図において、図5と同一機能
部分には同一符号が付されている。
【0009】また、図2は本実施例における処理を行な
う領域を示す図である。図1の(a)に示すように、X
線管球10に対して撮影域を介して対向配置されX線管
球10からのX線を検出するX線検出器11と、X線管
球10及びX線検出器11とを撮影域の周囲を回転移動
させることで撮影域内に載置された被検体についてのプ
ロジェクション・データを収集するデータ収集装置12
と、このデータ収集装置12で収集された多方向のプロ
ジェクション・データにより画像を再構成する画像再構
成装置20と、この画像再構成装置20で再構成された
被検体の断層像の画像を表示する画像表示装置14を備
えている。
【0010】画像再構成装置20内においては図1の
(b)に示すようにして処理が行なわれる。すなわちS
T11において、X線検出器にて収集された多方向のプ
ロジェクション・データの対数変換や種々の補正処理等
の前処理が行なわれ、ST12においてプロジェクショ
ン・データが予め定められた領域内のものであるかどう
かが判断される。予め定める領域とは、骨などのX線減
衰の大きい組織が並んでいるために、検出器出力のS/
N比が悪化するためノイズ低減処理が必要な領域であ
り、例えば、図2に示すような角度範囲である。このよ
うなノイズ低減処理実行領域は予め最適範囲を実験的に
決めておく。ここで所定の領域内のものでない場合は後
述するST15に進む。一方、所定の領域内のものであ
る場合には、そのプロジェクション・データが得られた
ビームを基準ビームとし、この基準ビームに基づきST
13において後述する対向ビームが求められる。対向ビ
ームが求められた後、ST14において基準ビームのプ
ロジェクション・データとの平均化が行なわれ、修正プ
ロジェクション・データとされる。次に、ST15にお
いてコンボリュージョンが行なわれる。続いてST16
においてバックプロジェクションが行なわれ画像が再構
成され、表示される。
【0011】一方、対向ビームとは、基準ビームのX線
管球の位置及び検出器チャネルの位置とが逆の関係にあ
るものをいう。すなわち、図3に示すようにX線管球が
A点にあり、Xray−1からXray−mまでのm個
のX線ビームがある場合であって、Xray−kを基準
ビームとして選択するとき、基準ビームXray−kの
プロジェクション・データが得られたX線検出器のチャ
ネルの位置はB点である。対向ビームはX線管球の位置
がB点にあり、X線検出器のチャネルの位置がA点にあ
る場合のものをいう。したがって、このような条件に適
合する対向ビームを収集されたプロジェクション・デー
タ中から選べばよいことになる。
【0012】しかし、プロジェクション方向及びチャネ
ル方向のサンプリングは離散的であるため、対向ビーム
は必ずしも実在はしない。この場合、例えば以下のよう
な手順で収集されたプロジェクション・データを1次補
間により選択された基準ビームに対応する対向ビームを
求める。
【0013】X線管球の位置(プロジェクション)及び
X線検出器のチャネルの位置のナンバリングを図4の
(a),(b)に示す。X線管球の位置(プロジェクシ
ョン)は0からN−1まで、X線検出器のチャネルの位
置は1からMまでとする。ここで、pをプロジェクショ
ン・ナンバ、cをチャネルナンバとすると、プロジェク
ション・データは、D(p,c)と表記できる。但し、
検出器チャネルの位置は、各チャネルの中心位置とす
る。
【0014】図3のXray−kに対する対向ビームの
プロジェクション位置、チャネル位置をそれぞれP0
0 (実数)とする。また、 p1 =[P0 ],p2 =p1 +1,c1 =[C0 ],c
2 =c1 +1 とおく。但し、[X]は、Xを越えない最大の整数を表
す。
【0015】ここで、α=p0 −p1 ,β=c0 −c1
とすると、Xray−kに対応する対向ビームのプロジ
ェクション・データD′は、次のようにして求められ
る。 D′(P0 ,C0 ) =(1−α){(1−β)D(p1 ,c1 )+βD(p1 ,c2 )} +α{(1−β)D(p2 ,c1 )+βD(p2 ,c2 )}…(1) 上記のようにして求められた対向ビームは前述したよう
に基準ビームのプロジェクション・データDとの平均を
とって、修正プロジェクション・データD″とする。
【0016】ここで、修正プロジェクション・データ
D″のノイズ成分については次のようなものとなる。基
準ビームのプロジェクション・データDに含まれる信号
成分をS、ノイズ成分をn1 とする。また、対向ビーム
のプロジェクション・データD′に含まれる信号成分を
S′、ノイズ成分をn2 とすると、プロジェクション・
データD及び対向ビーム・データD′は、 D=S+n1 …(2) D′=S′+n2 …(3) と表される。ここで、以下の仮定をおく。
【0017】
【数1】
【0018】式(7)より、修正プロジェクション・デ
ータD′に含まれるノイズ成分の分散σ2 は修正前のプ
ロジェクション・データDのそれに比べ1/2となり、
標準偏差σは2-1/2倍となることがわかる。したがっ
て、平均化後の修正された新たなプロジェクション・デ
ータのノイズ成分の標準偏差は修正前の基準ビームの標
準偏差に比べて2-1/2倍(約0.7倍)となり、ノイズ
成分が低減する。
【0019】このように本実施例のX線CT装置による
と、X線減衰の大きい撮影部位であっても、平滑フィル
タ等を用いたときのように信号成分の劣化が起こらず、
ノイズ成分のみを低減できるので、空間分解能は劣化せ
ず、診断に適した解像度を有する被検者の断面像の画像
が得られる。
【0020】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。すなわち上記実施例では、撮影領域が
肩部であるが、同様の原因でアーチファクトが生じる全
ての部位に適用が可能である。また、平均処理として基
準ビームのプロジェクション・データと対向ビームのプ
ロジェクション・データとの単なる平均を算出している
が、基準ビームのプロジェクション・データ側と対向ビ
ームのプロジェクション・データにそれぞれ重み係数を
乗じるようにした平均化処理でもよい。さらに、ノイズ
低減処理を行なう角度範囲は被検体のサイズ、撮影部位
によって可変にしてもよい。また、対向ビームを求める
補間方法として線形補間法を用いているが、他の補間法
を用いてもよい。このほか本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、投影データとその対向
データとの平均化を行って得られた修正データを用いて
いるので、ノイズ成分のみを低減できるまた、ノイズ
低減処理が必要な領域に対して、信号成分は保ちつつノ
イズ成分を低減化する処理を施し、当該処理が施された
データに基づいて断層像を生成することにより、X線減
衰の大きい撮影部位であっても、空間分解能は劣化せ
ず、診断に適した解像度の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るX線CT装置の画像再
構成装置を示すものであって、(a)は構成を示すブロ
ック図、(b)は画像再構成装置における処理を示すフ
ロー図。
【図2】同装置において被検者の対向ビーム・データを
求める処理を行なう範囲を示す図。
【図3】対向ビームの説明をするための概念図。
【図4】プロジェクション・データのナンバリングを示
す図であって、(a)はX線管球(プロジェクション)
位置のナンバリング、(b)はX線検出器のチャネル位
置のナンバリング。
【図5】従来のX線CT装置を示すものであって、
(a)は構成を示すブロック図、(b)は画像再構成装
置における処理を示すフロー図。
【図6】被検者のX線減衰の大きい部分を示す図。
【図7】従来のノイズ成分を低減する方法を示すもので
あって、(a)はプロジェクションの方向を示す説明
図、(b)は平滑フィルタを示す図。
【符号の説明】
10…X線管球 11…X線検出器 12…データ収集装置 13,20…画像
再構成装置 14…画像表示装置 ST11…前処理 ST12…処理領
域の判断 ST13…対向ビームのデータ計算 ST14…データ
の平均 ST15…コンボリュージョン ST16…バック
プロジェクション M…被検者 N…骨

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体の多方向の投影データを再構成演
    算して前記被検体の断層像を求める放射線コンピュータ
    断層撮影装置において、 放射線減衰が予め定められた値以上の領域については前
    記投影データとこの投影データの対向データとを平均化
    した修正データに基づいて断層像を生成する生成手段を
    具備することを特徴とする放射線コンピュータ断層撮影
    装置。
  2. 【請求項2】 被検体の多方向の投影データを再構成演
    算して前記被検体の断層像を求める放射線コンピュータ
    断層撮影装置において、 放射線減衰が予め定められた値以上の領域を抽出する抽
    出手段と、 この抽出手段により抽出された領域の投影データに対し
    て、信号成分は保ちつつノイズ成分を低減化する処理を
    施し、当該処理が施されたデータに基づいて断層像を生
    成する生成手段と、 を具備することを特徴とする放射線コンピュータ断層撮
    影装置。
  3. 【請求項3】 前記抽出手段は、被検体のサイズ、また
    は撮影部位に応じて前記領域を抽出することを特徴とす
    る請求項2記載の放射線コンピュータ断層撮影装置。
  4. 【請求項4】 前記生成手段は、前記投影データとこの
    投影データの対向データとを平均化した修正データに基
    づいて断層像を生成することを特徴とする請求項2、ま
    たは請求項3記載の放射線コンピュータ断層撮影装置。
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