JP3802650B2 - X-ray CT system - Google Patents

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JP3802650B2
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誠 郷野
夏子 佐藤
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、倍密度補間方法およびX線CT(Computed Tomography)装置に関し、さらに詳しくは、ヘリカルスキャンにより収集したデータの中から画像再構成位置を挟む対向ビューのデータを選択し、それら対向ビューのデータを用いた補間により画像再構成位置における補間データを求める補間方法であって、従来の倍の密度の補間データを求めることができる倍密度補間方法およびその倍密度補間方法を好適に実施できるX線CT装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4〜図6は、R−R方式のX線CT装置において、データ取得のタイミングを制御することによって一群の平行X線ビームのデータを取得する原理を示す説明図である。
図4の(a)に示すように、X線ビームのファン角度(検出器13の両端の検出器チャネルに入射するX線ビームのなす角度)の1/2をφとし、検出器角度ピッチ(隣接する検出器チャネルに入射するX線ビームのなす角度)をψとし、X線管11の角度を0°とし、X線管11および検出器13の回転方向と逆方向に検出器チャネル番号を“1”から“M”まで付けたとき、検出器チャネル“1”に入射するX線ビームが0°軸線Aとなす角度はφであり、検出器チャネル“2”に入射するX線ビームが0°軸線Aとなす角度は(φ−ψ)である。
次に、図4の(b)に示すように、X線管11および検出器13を検出器角度ピッチψだけ回転させたとき、検出器チャネル“2”に入射するX線ビームが0°軸線Aとなす角度はφであり、検出器チャネル“3”に入射するX線ビームが0°軸線Aとなす角度は(φ−ψ)である。
図4の(a)(b)より、第1のX線管角度で第1の検出器チャネルに入射するX線ビームと、前記第1のX線管角度から検出器角度ピッチψだけ回転した第2のX線管角度で前記第1の検出器チャネルにX線管および検出器の回転方向と逆方向に隣接する第2の検出器チャネルに入射するX線ビームとは、平行X線ビームとなることが判る。
すなわち、図5に示すように、X線管11および検出器13を検出器角度ピッチψだけ回転させる毎に、平行なX線ビームが、X線管および検出器の回転方向と逆方向に隣接する各検出器チャネルに順に入射することとなる。
従って、図6に示すように、X線管11および検出器13が検出器角度ピッチψだけ回転したタイミング毎に、検出器チャネルの番号順にデータを取得すれば、一群の平行X線ビームのデータを取得することが出来る。
【0003】
図7〜図8は、xyz空間のz軸の周りにX線管11および検出器13を回転させながらz軸に沿って移動させてヘリカルスキャンした場合のy軸に平行な一群の平行X線ビームの空間位置を示す説明図である。
図7に示すように、平行な一群の平行X線ビームのz軸位置は、それぞれ異なっている。そして、+z方向に見て行くと、X線ビームが−y方向の平行X線ビームが続いた後、X線ビームが+y方向の平行X線ビームが続いている。
また、図8に示すように、平行な一群の平行X線ビームのx軸位置は、それぞれ異なっている。そして、−x方向から+x方向へ見て行くと、X線ビームの照射方向が−y方向である平行X線ビームと、X線ビームの照射方向が+y方向である平行X線ビームが交互に位置している。なお、図7以降の図において、各X線ビームの矢頭に示す番号は、当該X線ビームに対応するデータが収集される時間順を表している。このようなX線ビームの配置は、クォーターオフセット(Quater offset)と呼ばれており、高分解能を得るためのものである。
【0004】
さて、図9に示すように、z軸上に画像再構成位置zgが決められると、ヘリカルスキャンにより取得したデータの中から画像再構成位置zgを挟む対向ビューのデータを選択し、それら対向ビューのデータを用いた補間により画像再構成位置における当該ビューの補間データを求めることが行われる。この対向ビューのデータを用いた補間方法の従来例としては、2つのデータから補間データを求める補間方法(図10)と、3つのデータから補間データを求める補間方法(図11)とがある。
【0005】
図10に示す補間方法では、画像再構成位置zgの一方側(−z方向側)のデータP1(i,j)と、そのデータP1(i,j)のX線ビーム経路を基準として一方向側(−x方向側)にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側(+z方向側)のデータP2(i',j')とを対向ビューとして選択し、それら対向ビューのデータP1(i,j),P2(i',j')の荷重平均により補間データPP(i,j)を求める。すなわち、
PP(i,j)=w1(i,j)・P1(i,j)+(1−w1(i,j))・P2(i',j')
w1(i,j)=(zg−z(i',j'))/(z(i,j)−z(i',j'))
z(i,j)はデータP1(i,j)のz軸位置、
z(i',j')はデータP2(i',j')のz軸位置
である。ここで、i,i’はビュー番号を表し、j,j’は検出器チャンネルに付けた検出器チャンネル番号を表わす。
【0006】
一方、図11に示す補間方法では、画像再構成位置zgの一方側(−z方向側)のデータP1(i,j)と、そのデータP1(i,j)のX線ビーム経路を基準として一方向側(−x方向側)にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側(+z方向側)のデータP2(i',j')および他方向側(+x方向側)にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側(+z方向側)のデータP2(i'+1,j')を対向ビューとして選択し、画像再構成位置zgの他方側(+z方向側)の2つのデータの平均データP2(i'+1/2,j')を求め、その平均データP2(i'+1/2,j')と前記画像再構成位置zgの一方側(−z方向側)のデータP1(i,j)の荷重平均により補間データPP(i,j)を求める。すなわち、
PP(i,j)=w1(i,j)・P1(i,j)+(1−w1(i,j))・P2(i'+1/2,j')
w1(i,j)=(zg−z(i'+1/2,j'))/(z(i,j)−z(i'+1/2,j'))
P2(i'+1/2,j')=(P2(i',j')+P2(i'+1,j'))/2
z(i'+1/2,j')=(z(i',j')+z(i'+1,j'))/2
z(i'+1,j')はデータP2(i'+1,j')のz軸位置
である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の補間方法では、得られる補間データPP(i,j)の密度は対向データの一方側と同じ密度であり、高分解能を得るためにクォーターオフセット方式により収集されたデータが活用されていない問題点がある。
そこで、本発明の目的は、従来の倍の密度の補間データを求めることができ、クォーターオフセット方式によって収集されたデータを活用して高分解能を得ることが出来る倍密度補間方法およびX線CT装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
第1の観点では、本発明は、ヘリカルスキャンによりデータを収集し、そのデータの中から画像再構成位置における画像再構成面を挟む一組の対向ビューを選択し、この対向ビューデータを用いた補間により前記画像再構成面内に補間データを求める補間方法であって、X線ビーム照射方向を横断する方向に設定した横断座願軸に沿って前記対向ビューデータ間にオフセットが導入されている場合に、一方の対向ビューデータと、これに対応する他方の対向ビューデータにおける前記横断座標軸の一方向側のオフセットデータとを用いて前記画像再構成面内に前記横断座標軸の一方向側における補間データを求めると共に、前記一方の対向ビューデータと、これに対応する他方の対向ビューデータにおける前記横断座標軸の他方向側のオフセットデータとを用いて前記画像再構成面内に前記横断座標軸の他方向側における補間データを求めることを特徴とする倍密度補間方法を提供する。
上記第1の観点による倍密度補間方法では、画像再構成位置zgの一方側のデータP1(i,j)と、そのデータP1(i,j)のX線ビーム経路を基準として一方向側にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側のデータP2(i',j')および他方向側にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側のデータP2(i'+1,j')とを対向ビューとして選択する。そして、前記画像再構成位置zgの一方側のデータP1(i,j)と前記一方向側にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側のデータP2(i',j')の荷重平均により、一方向側に1/2のオフセットがある補間データPP(ii,j)を求める。また、前記データP1(i,j)と前記他方向側にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側のデータP2(i'+1,j')の荷重平均により、他方向側に1/2のオフセットがある補間データPP(ii+1,j)を求める。すなわち、
PP(ii,j)=w1(i,j)・P1(i,j)+(1−w1(i,j))・P2(i',j')
PP(ii+1,j)=w2(i,j)・P1(i,j)+(1−w2(i,j))・P2(i'+1,j')
w1(i,j)=(zg−z(i',j'))/(z(i,j)−z(i',j'))
w2(i,j)=(zg−z(i'+1,j'))/(z(i,j)−z(i'+1,j'))
z(i,j)はデータP1(i,j)のz軸位置、
z(i',j')はデータP2(i',j')のz軸位置、
z(i'+1,j')はデータP2(i'+1,j')のz軸位置
である。よって、従来の倍の密度の補間データを求めることができ、クォーターオフセット方式により収集したデータを活用して、高分解能を得ることが出来る。
【0009】
第2の観点では、本発明は、ヘリカルスキャンによりデータを収集し、画像再構成面を挟む一組の対向ビューデータを用いて前記画像再構成面内に補間データを求めるX線CT装置であって、X線ビーム照射方向を横断する方向に設定した横断座標軸に沿って前記一組の対向ビューデータ間にオフセットが導入されている場合に、前記へリカルスキャンによって得られたデータの中から前記画像再構成面を挟む―組の対向ビューデー夕を選択するデータ選択手段と、一方の対向ビューデータと、これに対応する他方の対向ビューデータにおける前記横断座標軸の一方向側のオフセットデー夕とを用いて前記画像再構成面内に前記横断座標軸の一方向側における補間データを求めると共に、前記一方の対向ビューデー夕と、これに対応する他方の対向ビューデータにおける前記横断座標軸の他方向側のオフセットデー夕とを用いて前記画像再構成面内に前記横断座標軸の他方向側における補間デー夕を求める補間演算手段とを具備したことを特徴とするX線CT装置を提供する。
上記第2の観点によるX線CT装置では、上記第1の観点による倍密度補間方法を好適に実施できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【0011】
図1は、本発明の一実施形態にかかるX線CT装置のブロック図である。
このX線CT装置100は、操作コンソール1と、テーブル装置8と、走査ガントリ9とを具備している。
前記操作コンソール1は、操作者の指示や情報などを受け付ける入力装置2と、データ収集処理や補間処理や画像再構成処理などを実行する中央処理装置3と、制御信号などをテーブル装置8や走査ガントリ9へ出力する制御インタフェース4と、走査ガントリ9で取得したデータを収集するデータ収集バッファ5と、画像やデータを表示するCRT6と、プログラムやデータを記憶する記憶装置7とを具備している。
前記テーブル装置8は、被検体(被スキャン者)を乗せたクレードル8cを移動コントローラ8aによりz方向に移動させる。
前記走査ガントリ9は、X線コントローラ10と、X線管11と、コリメータ12と、検出器13と、データ収集部14と、被検体の体軸の回りにX線管などを回転させる回転コントローラ15とを具備している。
なお、前記テーブル装置8により被検体を移動する代りに、または、それに加えて、前記走査ガントリ9をz方向に移動させるように構成してもよい。
【0012】
図2は、上記X線CT装置100がヘリカルスキャンによりデータを収集し画像を生成する処理手順のフローチャートである。
ステップS1では、ヘリカルスキャンによりローデータd(i,j)を収集する。すなわち、X線管11とコリメータ12と検出器13とを回転運動させると共に被検体(またはX線管11とコリメータ12と検出器13)をz軸に沿って直線移動させ、前記z軸上の複数の撮影位置ごとに当該撮影位置に対応したビューのローデータd(i,j)を収集する。
ステップS2では、ファン/パラ変換および前処理により平行X線ビームの投影データP(i,j)を求める。
【0013】
ステップS3では、倍密度補間により画像再構成位置zgにおける全ビューの補間データPP(ii,j)を求める。すなわち、図3の(a)(b)に示すようにy軸に平行な一群の平行X線ビームを例にとって説明すると、画像再構成位置zgの一方側(−z方向側)のデータP1(i,j)と、そのデータP1(i,j)のX線ビーム経路を基準として一方向側(−x方向側)にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側(+z方向側)のデータP2(i',j')および他方向側(+x方向側)にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側(+z方向側)のデータP2(i'+1,j')とを対向ビューとして選択する。そして、前記画像再構成位置zgの一方側(−z方向側)のデータP1(i,j)と前記一方向側(−x方向側)にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側(+z方向側)のデータP2(i',j')の荷重平均により、一方向側(−x方向側)に1/2のオフセットがある補間データPP(ii,j)を求める。また、前記データP1(i,j)と前記他方向側(+x方向側)にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側(+z方向側)のデータP2(i'+1,j')の荷重平均により、他方向側(+x方向側)に1/2のオフセットがある補間データPP(ii+1,j)を求める。すなわち、
PP(ii,j)=w1(i,j)・P1(i,j)+(1−w1(i,j))・P2(i',j')
PP(ii+1,j)=w2(i,j)・P1(i,j)+(1−w2(i,j))・P2(i'+1,j')
w1(i,j)=(zg−z(i',j'))/(z(i,j)−z(i',j'))
w2(i,j)=(zg−z(i'+1,j'))/(z(i,j)−z(i'+1,j'))
z(i,j)はデータP1(i,j)のz軸位置、
z(i',j')はデータP2(i',j')のz軸位置、
z(i'+1,j')はデータP2(i'+1,j')のz軸位置
である。よって、図3の(a)(b)に示すように、画像再構成面に得られる補間データPP(ii,j)の密度は対向データの一方側の倍の密度となる。
【0014】
図2に戻り、ステップS4では、補間データPP(ii,j)を等間隔化処理し、等間隔化投影データPP'(ii",j)を求める。これは、ヘリカルスキャンでは、図3の(b)に示すように、各対向ビューに対応するX線ビームの画像再構成面からの距離が等しくならないため、補間データPP(ii,j)も等間隔にならず、これを等間隔に補正する必要があるからである。
ステップS5では、等間隔化投影データPP'(ii",j)にフィルタードバックプロジェクションを施し、画像を再構成する。この画像は、等間隔化投影データPP'(ii",j)が従来の倍密度であるため、従来より高精細な画像となる。
【0015】
以上のX線CT装置100によれば、補間データPP(ii,j)を従来の倍密度で求めることができるため、クォーターオフセット方式により収集したデータを活用して高分解能の画像を得ることが出来る。
【0016】
【発明の効果】
本発明の倍密度補間方法およびX線CT装置によれば、従来の倍の密度の補間データを求めることができ、クォーターオフセット方式により収集したデータを活用して高分解能の高精細画像を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかるX線CT装置の構成図である。
【図2】ヘリカルスキャンによりローデータを取得し画像を生成する処理手順のフローチャートである。
【図3】本発明にかかる補間データの空間密度を示す説明図である。
【図4】X線ビームが平行となる場合のX線管および検出器の回転角度と検出器チャネルの関係を示す説明図である。
【図5】一群の平行ビームのデータを取得できるX線管および検出器の回転角度と検出器チャネルの関係を示す説明図である。
【図6】一群の平行ビームのデータを取得できるX線管および検出器の回転角度とサンプリングする検出器チャネル番号の関係を示す説明図である。
【図7】一群の平行ビームのz軸上の空間位置を示す説明図である。
【図8】一群の平行ビームのx軸上の空間位置を示す説明図である。
【図9】平行ビームと画像再構成位置のz軸上の空間位置を示す説明図である。
【図10】従来の補間データの一例の空間密度を示す説明図である。
【図11】従来の補間データの別の一例の空間密度を示す説明図である。
【符号の説明】
100 X線CT装置
1 操作コンソール
3 中央処理装置
8 テーブル装置
9 走査ガントリ
11 X線管
13 検出器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a double-density interpolation method and an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, and more specifically, selects data of opposing views sandwiching an image reconstruction position from data collected by helical scanning, and An interpolation method for obtaining interpolation data at an image reconstruction position by interpolation using data, and a double-density interpolation method capable of obtaining interpolation data of double the conventional density and the double-density interpolation method that can be suitably implemented The present invention relates to a line CT apparatus.
[0002]
[Prior art]
FIGS. 4 to 6 are explanatory views showing the principle of acquiring a group of parallel X-ray beam data by controlling the timing of data acquisition in an RR X-ray CT apparatus.
As shown in FIG. 4A, ½ of the fan angle of the X-ray beam (the angle formed by the X-ray beams incident on the detector channels at both ends of the detector 13) is φ, and the detector angle pitch ( The angle formed by the X-ray beam incident on the adjacent detector channel is ψ, the angle of the X-ray tube 11 is 0 °, and the detector channel number is set in the direction opposite to the rotation direction of the X-ray tube 11 and the detector 13. When “1” to “M” are attached, the angle between the X-ray beam incident on the detector channel “1” and the 0 ° axis A is φ, and the X-ray beam incident on the detector channel “2” is The angle formed with the 0 ° axis A is (φ−ψ).
Next, as shown in FIG. 4B, when the X-ray tube 11 and the detector 13 are rotated by the detector angular pitch ψ, the X-ray beam incident on the detector channel “2” is the 0 ° axis. The angle formed by A is φ, and the angle formed by the X-ray beam incident on the detector channel “3” and the 0 ° axis A is (φ−ψ).
4 (a) and 4 (b), the X-ray beam incident on the first detector channel at the first X-ray tube angle and the detector angle pitch ψ rotated from the first X-ray tube angle. An X-ray beam incident on the second detector channel adjacent to the first detector channel at a second X-ray tube angle in a direction opposite to the rotation direction of the X-ray tube and the detector is a parallel X-ray beam. It turns out that it becomes.
That is, as shown in FIG. 5, every time the X-ray tube 11 and the detector 13 are rotated by the detector angular pitch ψ, the parallel X-ray beam is adjacent in the direction opposite to the rotation direction of the X-ray tube and the detector. It will inject into each detector channel in order.
Therefore, as shown in FIG. 6, if data is acquired in the order of the number of detector channels at every timing when the X-ray tube 11 and the detector 13 are rotated by the detector angular pitch ψ, data of a group of parallel X-ray beams is obtained. Can be obtained.
[0003]
7 to 8 show a group of parallel X-rays parallel to the y-axis when the X-ray tube 11 and the detector 13 are rotated around the z-axis while being moved along the z-axis and scanned helically. It is explanatory drawing which shows the spatial position of a beam.
As shown in FIG. 7, the z-axis positions of the parallel group of parallel X-ray beams are different from each other. When viewed in the + z direction, the X-ray beam is followed by the parallel X-ray beam in the -y direction, and the X-ray beam is followed by the parallel X-ray beam in the + y direction.
Further, as shown in FIG. 8, the x-axis positions of the parallel group of parallel X-ray beams are different from each other. When viewed from the -x direction to the + x direction, a parallel X-ray beam whose X-ray beam irradiation direction is the -y direction and a parallel X-ray beam whose X-ray beam irradiation direction is the + y direction are alternately displayed. positioned. In FIG. 7 and subsequent figures, the numbers shown at the arrowheads of the respective X-ray beams represent the time order in which data corresponding to the X-ray beams are collected. Such an arrangement of the X-ray beams is called a quarter offset, and is for obtaining a high resolution.
[0004]
Now, as shown in FIG. 9, when the image reconstruction position zg is determined on the z-axis, the opposite view data sandwiching the image reconstruction position zg is selected from the data acquired by the helical scan, and these opposite views are displayed. The interpolation data of the view at the image reconstruction position is obtained by interpolation using the data. As a conventional example of the interpolation method using the opposite view data, there are an interpolation method for obtaining interpolation data from two data (FIG. 10) and an interpolation method for obtaining interpolation data from three data (FIG. 11).
[0005]
In the interpolation method shown in FIG. 10, data P1 (i, j) on one side (−z direction side) of the image reconstruction position zg and the X-ray beam path of the data P1 (i, j) are used as one direction. The data P2 (i ′, j ′) on the other side (+ z direction side) of the image reconstruction position zg having an offset on the side (−x direction side) is selected as the opposing view, and the data P1 (i , j), P2 (i ′, j ′), the interpolation data PP (i, j) is obtained from the weighted average. That is,
PP (i, j) = w1 (i, j) .P1 (i, j) + (1-w1 (i, j)). P2 (i ', j')
w1 (i, j) = (zg-z (i ', j')) / (z (i, j) -z (i ', j'))
z (i, j) is the z-axis position of the data P1 (i, j),
z (i ′, j ′) is the z-axis position of the data P2 (i ′, j ′). Here, i and i ′ represent view numbers, and j and j ′ represent detector channel numbers assigned to the detector channels.
[0006]
On the other hand, in the interpolation method shown in FIG. 11, data P1 (i, j) on one side (−z direction side) of the image reconstruction position zg and the X-ray beam path of the data P1 (i, j) are used as references. Data P2 (i ′, j ′) on the other side (+ z direction side) of the image reconstruction position zg having an offset on one direction side (−x direction side) and an image having an offset on the other direction side (+ x direction side) The data P2 (i ′ + 1, j ′) on the other side (+ z direction side) of the reconstruction position zg is selected as an opposite view, and the average of the two data on the other side (+ z direction side) of the image reconstruction position zg Data P2 (i ′ + 1/2, j ′) is obtained, and the average data P2 (i ′ + 1/2, j ′) and data P1 on one side (−z direction side) of the image reconstruction position zg are obtained. Interpolated data PP (i, j) is obtained from the weighted average of (i, j). That is,
PP (i, j) = w1 (i, j) .P1 (i, j) + (1-w1 (i, j)). P2 (i '+ 1/2, j')
w1 (i, j) = (zg-z (i '+ 1/2, j')) / (z (i, j) -z (i '+ 1/2, j'))
P2 (i '+ 1/2, j') = (P2 (i ', j') + P2 (i '+ 1, j')) / 2
z (i '+ 1/2, j') = (z (i ', j') + z (i '+ 1, j')) / 2
z (i ′ + 1, j ′) is the z-axis position of the data P2 (i ′ + 1, j ′).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional interpolation method described above, the density of the obtained interpolation data PP (i, j) is the same as that of one side of the opposite data, and data collected by the quarter offset method is not used to obtain high resolution. There is a problem.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a double-density interpolation method and an X-ray CT apparatus that can obtain interpolation data with double the conventional density and can obtain high resolution by using data collected by the quarter offset method. Is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect, the present invention collects data by helical scanning, selects a set of opposing views sandwiching the image reconstruction plane at the image reconstruction position from the data, and uses the opposing view data. An interpolation method for obtaining interpolation data in the image reconstruction plane by interpolation, wherein an offset is introduced between the opposing view data along a transverse application axis set in a direction transverse to the X-ray beam irradiation direction. In such a case, interpolation on one direction side of the transverse coordinate axis in the image reconstruction plane is performed using one opposite view data and offset data on one direction side of the transverse coordinate axis in the other opposite view data corresponding thereto. In addition to obtaining the data, the offset of the transverse coordinate axis in the other direction in the one opposing view data and the other opposing view data corresponding thereto. Providing double density interpolation method characterized by obtaining the interpolation data in the other direction of the transverse axis on the image reconstruction plane by using the Todeta.
In the double-density interpolation method according to the first aspect, the data P1 (i, j) on one side of the image reconstruction position zg and the X-ray beam path of the data P1 (i, j) are set in one direction. Data P2 (i ′, j ′) on the other side of the image reconstruction position zg with an offset and data P2 (i ′ + 1, j ′) on the other side of the image reconstruction position zg with an offset in the other direction As the opposite view. Then, based on the load average of the data P1 (i, j) on one side of the image reconstruction position zg and the data P2 (i ′, j ′) on the other side of the image reconstruction position zg having an offset in the one direction side. Then, interpolation data PP (ii, j) having a 1/2 offset in one direction is obtained. Further, according to the load average of the data P1 (i, j) and the data P2 (i ′ + 1, j ′) on the other side of the image reconstruction position zg having an offset in the other direction side, 1 / Interpolation data PP (ii + 1, j) having an offset of 2 is obtained. That is,
PP (ii, j) = w1 (i, j) .P1 (i, j) + (1-w1 (i, j)). P2 (i ', j')
PP (ii + 1, j) = w2 (i, j) .P1 (i, j) + (1-w2 (i, j)). P2 (i '+ 1, j')
w1 (i, j) = (zg-z (i ', j')) / (z (i, j) -z (i ', j'))
w2 (i, j) = (zg-z (i '+ 1, j')) / (z (i, j) -z (i '+ 1, j'))
z (i, j) is the z-axis position of the data P1 (i, j),
z (i ′, j ′) is the z-axis position of the data P2 (i ′, j ′),
z (i ′ + 1, j ′) is the z-axis position of the data P2 (i ′ + 1, j ′). Therefore, interpolation data having double the density of the conventional method can be obtained, and high resolution can be obtained by utilizing data collected by the quarter offset method.
[0009]
In a second aspect, the present invention is an X-ray CT apparatus that collects data by helical scanning and obtains interpolated data in the image reconstruction plane using a set of opposing view data sandwiching the image reconstruction plane. When an offset is introduced between the set of opposing view data along a transverse coordinate axis set in a direction transverse to the X-ray beam irradiation direction, the data obtained from the helical scan is selected from the data obtained by the helical scan. The image reconstruction plane is sandwiched between the data selection means for selecting a pair of opposing view data, one opposing view data, and offset data on one side of the transverse coordinate axis in the other opposing view data corresponding thereto. The interpolation data in one direction side of the transverse coordinate axis is obtained in the image reconstruction plane using the one opposing view data and the other corresponding to this Interpolation calculation means for obtaining interpolation data on the other direction side of the transverse coordinate axis in the image reconstruction plane using offset data on the other direction side of the transverse coordinate axis in the opposed view data, An X-ray CT apparatus is provided.
In the X-ray CT apparatus according to the second aspect, the double-density interpolation method according to the first aspect can be suitably implemented.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
[0011]
FIG. 1 is a block diagram of an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention.
The X-ray CT apparatus 100 includes an operation console 1, a table device 8, and a scanning gantry 9.
The operation console 1 includes an input device 2 that receives an operator's instructions and information, a central processing unit 3 that performs data collection processing, interpolation processing, image reconstruction processing, and the like, and a control signal and the like on the table device 8 and scanning. A control interface 4 that outputs to the gantry 9, a data collection buffer 5 that collects data acquired by the scanning gantry 9, a CRT 6 that displays images and data, and a storage device 7 that stores programs and data are provided. .
The table device 8 moves the cradle 8c carrying the subject (scanned person) in the z direction by the movement controller 8a.
The scanning gantry 9 includes an X-ray controller 10, an X-ray tube 11, a collimator 12, a detector 13, a data collection unit 14, and a rotation controller that rotates an X-ray tube and the like around the body axis of the subject. 15.
Instead of or in addition to moving the subject by the table device 8, the scanning gantry 9 may be moved in the z direction.
[0012]
FIG. 2 is a flowchart of a processing procedure in which the X-ray CT apparatus 100 collects data by helical scanning and generates an image.
In step S1, raw data d (i, j) is collected by helical scanning. That is, the X-ray tube 11, the collimator 12, and the detector 13 are rotated and the subject (or the X-ray tube 11, the collimator 12, and the detector 13) is linearly moved along the z-axis, For each of a plurality of shooting positions, view raw data d (i, j) corresponding to the shooting position is collected.
In step S2, parallel X-ray beam projection data P (i, j) is obtained by fan / para conversion and preprocessing.
[0013]
In step S3, interpolation data PP (ii, j) for all views at the image reconstruction position zg is obtained by double density interpolation. That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, a group of parallel X-ray beams parallel to the y-axis will be described as an example. Data P1 (-z direction side) data P1 (-) of the image reconstruction position zg i, j) and data on the other side (+ z direction side) of the image reconstruction position zg having an offset on one direction side (−x direction side) with reference to the X-ray beam path of the data P1 (i, j). P2 (i ′, j ′) and data P2 (i ′ + 1, j ′) on the other side (+ z direction side) of the image reconstruction position zg having an offset on the other direction side (+ x direction side) are opposed to each other. Choose as. The data P1 (i, j) on one side (−z direction side) of the image reconstruction position zg and the other side (+ z) of the image reconstruction position zg having an offset on the one direction side (−x direction side). Interpolated data PP (ii, j) having a ½ offset on one direction side (−x direction side) is obtained by a weighted average of the data P2 (i ′, j ′) on the direction side). Further, the data P1 (i, j) and the data P2 (i ′ + 1, j ′) on the other side (+ z direction side) of the image reconstruction position zg having an offset on the other direction side (+ x direction side). Interpolation data PP (ii + 1, j) having a 1/2 offset on the other direction side (+ x direction side) is obtained by the weighted average. That is,
PP (ii, j) = w1 (i, j) .P1 (i, j) + (1-w1 (i, j)). P2 (i ', j')
PP (ii + 1, j) = w2 (i, j) .P1 (i, j) + (1-w2 (i, j)). P2 (i '+ 1, j')
w1 (i, j) = (zg-z (i ', j')) / (z (i, j) -z (i ', j'))
w2 (i, j) = (zg-z (i '+ 1, j')) / (z (i, j) -z (i '+ 1, j'))
z (i, j) is the z-axis position of the data P1 (i, j),
z (i ′, j ′) is the z-axis position of the data P2 (i ′, j ′),
z (i ′ + 1, j ′) is the z-axis position of the data P2 (i ′ + 1, j ′). Therefore, as shown in FIGS. 3A and 3B, the density of the interpolation data PP (ii, j) obtained on the image reconstruction plane is double the density of one side of the opposing data.
[0014]
Returning to Fig. 2, in step S4, the interpolation data PP (ii, j) is equally spaced to obtain the equally spaced projection data PP '(ii ", j). As shown in (b), since the distances from the image reconstruction plane of the X-ray beam corresponding to each facing view are not equal, the interpolation data PP (ii, j) is not evenly spaced. This is because it is necessary to correct.
In step S5, the equidistant projection data PP ′ (ii ″, j) is subjected to filtered back projection to reconstruct an image. The equidistant projection data PP ′ (ii ″, j) is the conventional one. Due to the double density, the image becomes higher definition than before.
[0015]
According to the X-ray CT apparatus 100 described above, since the interpolation data PP (ii, j) can be obtained at a conventional double density, it is possible to obtain a high resolution image using data collected by the quarter offset method. I can do it.
[0016]
【The invention's effect】
According to the double-density interpolation method and the X-ray CT apparatus of the present invention, interpolation data having a double density can be obtained, and high-resolution high-definition images can be obtained by using data collected by the quarter offset method. I can do it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a processing procedure for acquiring raw data by helical scanning and generating an image.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a spatial density of interpolation data according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a rotation angle of an X-ray tube and a detector and a detector channel when X-ray beams are parallel to each other.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a rotation angle of an X-ray tube and a detector capable of acquiring a group of parallel beam data and a detector channel;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between a rotation angle of an X-ray tube and a detector capable of acquiring a group of parallel beam data and a detector channel number to be sampled.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing spatial positions on the z-axis of a group of parallel beams.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing spatial positions on the x-axis of a group of parallel beams.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a spatial position on the z-axis of a parallel beam and an image reconstruction position.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the spatial density of an example of conventional interpolation data.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the spatial density of another example of conventional interpolation data.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 X-ray CT apparatus 1 Operation console 3 Central processing unit 8 Table apparatus 9 Scanning gantry 11 X-ray tube 13 Detector

Claims (2)

ヘリカルスキャンによりデータを収集し、画像再構成面を挟む一組の対向ビューデータを用いて前記画像再構成面内に補間データを求めるX線CT装置であって、
X線ビーム照射方向を横断する方向に設定した横断座標軸に沿って前記一組の対向ビューデータ間にオフセットが導入されている場合に、前記ヘリカルスキャンによって得られたデータの中から前記画像再構成面を挟む一組の対向ビューデータを選択するデータ選択手段と、
一方の対向ビューデータと、これに対応する他方の対向ビューデータにおける前記横断座標軸の一方向側のオフセットデータとを用いて前記画像再構成面内に前記横断座標軸の一方向側における補間データを求めると共に、前記一方の対向ビューデータと、これに対応する他方の対向ビューデータにおける前記横断座標軸の他方向側のオフセットデータとを用いて前記画像再構成面内に前記横断座標軸の他方向側における補間データを求める補間演算手段と、
前記補間データを等間隔化することにより等間隔化投影データを求める等間隔化手段と、
前記等間隔化投影データを用いて画像を再構成する画像再構成手段とを具備したことを特徴とするX線CT装置。
An X-ray CT apparatus that collects data by helical scanning and obtains interpolation data in the image reconstruction plane using a set of opposing view data sandwiching the image reconstruction plane,
The image reconstruction from the data obtained by the helical scan when an offset is introduced between the set of opposing view data along a transverse coordinate axis set in a direction transverse to the X-ray beam irradiation direction. Data selection means for selecting a set of opposing view data across the surface;
Interpolation data on one direction side of the transverse coordinate axis is obtained in the image reconstruction plane using one opposite view data and offset data on one direction side of the transverse coordinate axis in the other opposite view data corresponding thereto. And interpolating on the other direction side of the transverse coordinate axis in the image reconstruction plane using the one opposite view data and the offset data on the other direction side of the transverse coordinate axis in the other opposite view data corresponding thereto. Interpolation calculation means for obtaining data;
An equal interval means for obtaining equal interval projection data by equalizing the interpolation data;
An X-ray CT apparatus comprising image reconstruction means for reconstructing an image using the equally spaced projection data.
請求項1に記載のX線CT装置において、
前記データ選択手段は、i, i' をビュー番号、j, j' を検出器チャンネル番号としたとき、画像再構成位置zgの一方側のデータP1(i,j)と、そのデータP1(i,j)のX線ビーム経路を基準として一方向側にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側のデータP2(i',j')および他方向側にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側のデータP2(i'+1,j')とを対向ビューとして選択し、
前記補間演算手段は、前記画像再構成位置zgの一方側のデータP1(i,j)と前記一方向側にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側のデータP2(i',j')との下記式で表される荷重平均により、一方向側に1/2のオフセットがある補間データPP(ii,j)を求め、前記データP1(i,j)と前記他方向側にオフセットがある画像再構成位置zgの他方側のデータP2(i'+1,j')との下記式で表される荷重平均により、他方向側に1/2のオフセットがある補間データPP(ii+1,j)を求めることを特徴とするX線CT装置。

PP(ii,j)=w1(i,j)・P1(i,j)+(1−w1(i,j))・P2(i',j')
PP(ii+1,j)=w2(i,j)・P1(i,j)+(1−w2(i,j))・P2(i'+1,j')
w1(i,j)=(zg−z(i',j'))/(z(i,j)−z(i',j'))
w2(i,j)=(zg−z(i'+1,j'))/(z(i,j)−z(i'+1,j'))
ここで、
z(i,j)はデータP1(i,j)のz軸位置、
z(i',j')はデータP2(i',j')のz軸位置、
z(i'+1,j')はデータP2(i'+1,j')のz軸位置
を表す。
The X-ray CT apparatus according to claim 1,
The data selection means uses data P1 (i, j) on one side of the image reconstruction position zg and data P1 (i) when i and i 'are view numbers and j and j' are detector channel numbers. , j) with respect to the X-ray beam path of the image reconstruction position zg having an offset in one direction and the image reconstruction position zg having an offset in the other direction. Select the other side data P2 (i ′ + 1, j ′) as the opposite view,
The interpolating means outputs data P1 (i, j) on one side of the image reconstruction position zg and data P2 (i ′, j ′) on the other side of the image reconstruction position zg having an offset in the one direction side. The interpolated data PP (ii, j) having a ½ offset in one direction is obtained by the load average represented by the following equation, and the offset is obtained in the data P1 (i, j) and the other direction. Interpolated data PP (ii +) having an offset of ½ on the other direction side by a weighted average represented by the following equation with data P2 (i ′ + 1, j ′) on the other side of a certain image reconstruction position zg 1, j) to obtain X-ray CT apparatus.
PP (ii, j) = w1 (i, j) .P1 (i, j) + (1-w1 (i, j)). P2 (i ', j')
PP (ii + 1, j) = w2 (i, j) .P1 (i, j) + (1-w2 (i, j)). P2 (i '+ 1, j')
w1 (i, j) = (zg-z (i ', j')) / (z (i, j) -z (i ', j'))
w2 (i, j) = (zg-z (i '+ 1, j')) / (z (i, j) -z (i '+ 1, j'))
here,
z (i, j) is the z-axis position of the data P1 (i, j),
z (i ′, j ′) is the z-axis position of the data P2 (i ′, j ′),
z (i ′ + 1, j ′) represents the z-axis position of the data P2 (i ′ + 1, j ′).
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