JP4264079B2 - Computer tomography method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、非破壊検査装置のうちのコンピュータ断層撮影方法および装置に係り、特に撮影の高速化、あるいは画像の高品質化に寄与し得るようにしたコンピュータ断層撮影方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a computer tomography method and apparatus among non-destructive inspection apparatuses, and more particularly to a computer tomography method and apparatus capable of contributing to high-speed imaging or high image quality.
近年、小型電子部品等を高分解能で検査することを目的として、高分解能型の産業用のコンピュータ断層撮影装置(以下、CTスキャナ)が製作されるようになってきている。 In recent years, high-resolution industrial computer tomography apparatuses (hereinafter referred to as CT scanners) have been manufactured for the purpose of inspecting small electronic components and the like with high resolution.
図13は、この種の従来の高分解能型CTスキャナのシステム構成例を示す概要図であり、これは透過像と断面像の両方が得られるものである。 FIG. 13 is a schematic diagram showing a system configuration example of this type of conventional high-resolution CT scanner, in which both a transmission image and a cross-sectional image are obtained.
図13において、X線管101と、このX線管101から放射されるコーン状のX線ビーム102を2次元の空間分解能をもって検出する検出器103が対向して配置され、このX線ビーム102中の被検体104の透過像を得るようになっている。
In FIG. 13, an
透過像は、リアルタイムで動画像として表示することもできれば、データ処理部109で加算してノイズを低減させて表示することもできる。
The transmission image can be displayed as a moving image in real time, or can be added by the
回転テーブル105および回転昇降機構106は、シフト機構107によりX線管101に近づけたり遠ざけたりされ、撮影距離が変更され、撮影距離を小さくした場合、撮影倍率を上げることができる。
The rotary table 105 and the rotary
断面像を撮影する場合には、回転テーブル105上の被検体104を回転昇降機構106により回転させながら多数の透過像を得る。
When photographing a cross-sectional image, a large number of transmission images are obtained while rotating the subject 104 on the rotary table 105 by the rotary
この多数の透過像をデータ処理部109で処理して、回転軸112に直交する撮影面111を通る透過像から、この撮影面111上の断面像を得る。
The multiple transmission images are processed by the
その再構成法としては、主に例えば「CTスキャナ」(岩井喜典編:コロナ社)等に示されているフィルタ補正逆投影法(FBP法)が用いられる。 As the reconstruction method, for example, a filter-corrected back projection method (FBP method) shown in, for example, “CT scanner” (Yoshinori Iwai edition: Corona) is used.
被検体104の断面像位置の変更は、被検体104を回転軸112方向に昇降させて行なうが、回転テーブル105を同時に回転および昇降させるヘリカルスキャンを行なって、1回の撮影で撮影面111にほぼ平行な複数の断面像(3次元像)を得る方法もある。
The position of the cross-sectional image of the subject 104 is changed by moving the subject 104 up and down in the direction of the rotation axis 112. However, a helical scan that simultaneously rotates and lifts the rotary table 105 is performed on the
さらに、ヘリカルスキャンを行ない、なおかつ撮影面111の外を通る透過像も使って撮影断層面111にほぼ平行な複数の断面像を得る方法もある。
Further, there is a method of performing a helical scan and obtaining a plurality of cross-sectional images substantially parallel to the imaging
この時の再構成法としては、FBP法の応用として、例えば次のような文献に記載されている(特許文献1参照)。 The reconstruction method at this time is described in the following document as an application of the FBP method (see Patent Document 1).
特許文献1に開示されている第1の再構成法は、撮影面111の外を通る透過像面が撮影面111に対して傾斜するのを平行面と見なして逆投影しているため、若干、回転軸112方向の分解能が低下するのに対して、同文献にある第2の再構成法は、傾斜に従って逆投影しているため、回転軸112方向の分解能を上げることができる。
In the first reconstruction method disclosed in
この第2の再構成法は、下記の文献に記載されている方法(フェルドカンプ法)をヘリカルスキャンに対して適用したものと言える(非特許文献1参照)。
ところで、最近では、CTスキャナを用いた検査に対する要求が強く、被検体の種類や検査内容も拡大しつつある。このため、画質の高品質化の要求や撮影の高速化の要求が、益々高くなる傾向にある。 By the way, recently, there is a strong demand for examinations using a CT scanner, and the types of examination objects and examination contents are expanding. For this reason, there is a tendency that the demand for higher image quality and the demand for higher imaging speed are increasing.
しかしながら、上述した従来の高分解能型CTスキャナで、コーン状のX線ビーム102を用いて、複数の断面像を一回のスキャンで得る場合、断面像の再構成に要する時間が長く、撮影の高速化のネックになるという問題がある。
However, when a plurality of cross-sectional images are obtained by a single scan using the cone-
また、前述した文献1、文献2等には、コーン状のX線ビーム102を用いた(また同時にヘリカルスキャンした)場合の具体的な再構成の高速化の手法については記載されていない。
In addition, the above-described
一方、上述した従来の高分解能型CTスキャナでは、被検体104をX線の焦点に近づけることで、高分解能の画像が得られる特徴を有しているが、他方ファン状ではなくコーン状のX線ビーム102が被検体104に照射されることから、被検体104で散乱されて検出器103に入射する散乱X線が増加し、被検体104によっては断面像が不鮮明になり、十分な検査が行なえないという問題がある。
On the other hand, the above-described conventional high-resolution CT scanner has a feature that a high-resolution image can be obtained by bringing the subject 104 close to the X-ray focus. Since the subject 104 is irradiated with the
また、被検体104により、柔らかく変形し易い場合等があり、撮影中に動きが生じて断面像が不鮮明になるという問題がある。 In addition, the subject 104 may be soft and easily deformed, and there is a problem that a cross-sectional image becomes unclear due to movement during imaging.
さらに、任意に選択した撮影条件によっては、再構成のフィルタ関数が不適当で、ノイズの大きい画像になってしまうことがある。そして、このような場合には、フィルタ関数を再度選択して再構成し直している。 Furthermore, depending on the arbitrarily selected shooting conditions, the reconstruction filter function may be inappropriate, resulting in a noisy image. In such a case, the filter function is selected again and reconstructed.
本発明の目的は、撮影の高速化あるいは画像の高品質化に寄与することが可能なコンピュータ断層撮影方法および装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a computer tomography method and apparatus capable of contributing to high-speed imaging or high image quality.
上記の目的を達成するために、請求項1に対応する発明のコンピュータ断層撮影装置は、放射線ビームを放射する放射線源と、前記放射線源からの放射線ビームを2次元の空間分解能をもって検出する放射線検出器と、前記放射線ビーム内で被検体を前記放射線ビームの中心からずれて設定した回転軸に対し相対回転させる回転手段と、を備えたオフセットスキャンを行なうコンピュータ断層撮影装置において、前記回転手段による回転中に前記放射線検出器で得られた被検体の多方向からの2次元透過データを、回転の軸位置で0.5、当該回転の軸に直交する左右側に傾きが対称な0から1まで変化する傾斜部を有し、当該傾斜部の外は片側が0逆側が1である窓関数を掛けて逆投影して前記被検体の3次元像を作成する再構成手段とを備えている。 In order to achieve the above object, a computed tomography apparatus according to a first aspect of the present invention provides a radiation source that emits a radiation beam and a radiation detection that detects the radiation beam from the radiation source with two-dimensional spatial resolution. In the computed tomography apparatus for performing offset scanning, comprising: a scanner , and a rotating means for rotating the subject in the radiation beam relative to a rotation axis set so as to deviate from the center of the radiation beam. The two-dimensional transmission data from the multi-direction of the subject obtained by the radiation detector is 0.5 at the rotation axis position, and 0 to 1 with a symmetrical inclination to the left and right sides orthogonal to the rotation axis. Reconstructing means for creating a three-dimensional image of the subject by backprojecting by applying a window function in which one side is 0 on the opposite side and 1 is provided on the other side of the inclined part. Eteiru.
従って、請求項1に対応する発明のコンピュータ断層撮影装置においては、大きな被検体を撮影する目的で、放射線検出器の検出する放射線ビームの端部に回転中心を設定して、この端部側のビーム外に被検体をはみ出させて透過データを得る(オフセットスキャン)場合に、窓関数を掛けることで投影データの急激な変化が避けられ、偽像(リング状)の少ない3次元像を得ることができる。また、データ列を再編成(パラレルデータへの変換等)することが不要となり、再構成を高速で行なうことができる。
Therefore, in the computer tomography apparatus of the invention corresponding to
また、請求項2に対応する発明のコンピュータ断層撮影装置は、上記請求項1に対応する発明のコンピュータ断層撮影装置において、再構成手段は、2次元透過データを3次元像の体積素の回転軸にほぼ平行な一つの面にほぼ平行なセンタリング面上に逆投影し、当該センタリング面上の値を当該センタリング面にほぼ平行な体積素の集合毎に各体積素に逆投影するようにしている。
The computer tomography apparatus of the invention corresponding to
従って、請求項2に対応する発明のコンピュータ断層撮影装置においては、第2の逆投影が平行面間の逆投影となるため、逆投影係数の計算時間が短縮でき、再構成を高速で行なうことができる。
Therefore, in the computed tomography apparatus of the invention corresponding to
さらに、請求項3に対応する発明のコンピュータ断層撮影装置は、上記請求項1または請求項2に対応する発明のコンピュータ断層撮影装置において、放射線ビーム内で被検体を回転の軸方向に相対移動させる移動手段を付加し、回転手段による回転と移動手段による相対移動とをほぼ同時に行ないながら透過データを収集するようにしている。
Furthermore, a computer tomography apparatus according to a third aspect of the present invention is the computer tomography apparatus according to the first or second aspect of the present invention, wherein the subject is relatively moved in the axial direction of rotation within the radiation beam. A moving means is added, and transmission data is collected while performing rotation by the rotating means and relative movement by the moving means almost simultaneously.
従って、請求項3に対応する発明のコンピュータ断層撮影装置においては、被検体の回転軸方向の広い領域にわたる3次元像を一度に得ることができる。
Therefore, in the computed tomography apparatus of the invention corresponding to
一方、請求項4に対応する発明のコンピュータ断層撮影装置は、前記請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のコンピュータ断層撮影装置において、前記放射線ビームを回転面に沿ったファンビームに制限するコリメータと、前記コリメータにより遮られた通路の透過データを用いて、遮られない透過データの散乱放射線の補正を行なう散乱線補正手段とを備えている。 On the other hand, a computed tomography apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the computed tomography apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the radiation beam is changed to a fan beam along a rotation surface. A collimator to be limited is provided, and scattered radiation correction means for correcting the scattered radiation of the transmission data not blocked by using the transmission data of the path blocked by the collimator.
従って、請求項4に対応する発明のコンピュータ断層撮影装置においては、遮られた通路の透過データから散乱放射線のみの強度が得られ、遮られなかった透過データからこの透過データの2次元位置に近い遮られた通路の透過データを差し引くことで散乱線補正ができ、高品質な断面像を得ることができる。
Therefore, in the computed tomography apparatus of the invention corresponding to
一方、請求項5に対応する発明のコンピュータ断層撮影装置は、前記請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のコンピュータ断層撮影装置において、前記再構成手段は、前記透過データの信号ノイズ比に基づいてフィルタ関数を選択しフィルタ補正逆投影して3次元像を作成するようにしたことを特徴とする。
On the other hand, the computed tomography apparatus of the invention corresponding to
従って、請求項5に対応する発明のコンピュータ断層撮影方法においては、撮影倍率や管電圧、管電流、スキャン時間等の撮影条件を任意に変更しても透過データの信号ノイズ比でフィルタ関数を選択するため、画像ノイズと空間分解能との関係が最適な断面像を得ることができる。
Therefore, in the computer tomography method of the invention corresponding to
一方、請求項6に対応する発明のコンピュータ断層撮影方法は、前記請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のコンピュータ断層撮影装置を用いたコンピュータ断層撮影方法であって、撮影前に前記被検体に一定速度の前記回転を行なわせる工程と、前記一定速度の回転を保ったまま前記2次元透過データを収集して3次元像あるいは断面像の撮影を行なう工程とを含むことを特徴とする。
On the other hand, the computed tomography method of the invention corresponding to
従って、請求項6に対応する発明のコンピュータ断層撮影方法においては、一定速度回転を続けて、その後に回転速度を変えずに撮影するため、変形し易い被検体でも動きを終息させて撮影でき、高品質な3次元像を得ることができる。 Therefore, in the computer tomography method of the invention corresponding to claim 6, since imaging is performed without changing the rotation speed after continuing to rotate at a constant speed, it is possible to perform imaging even with a subject that is easily deformed, A high-quality three-dimensional image can be obtained.
本発明によれば、撮影の高速化あるいは画像の高品質化に寄与することができるコンピュータ断層撮影方法および装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the computer tomography method and apparatus which can contribute to the improvement in the imaging speed or the quality improvement of an image can be provided.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本実施の形態によるCTスキャナのシステム構成例を示す概要図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a system configuration example of a CT scanner according to the present embodiment.
図1において、放射線源であるX線管1としては、放射するX線ビーム2の焦点Fが数ないし数十μmのマイクロフォーカスX線管を用い、放射線検出器3にはフォトダイオードアレイにシンチレータを貼り付けたX線平面固体検出器(またはX線l.l.(像増強管)とテレビカメラのもの)を用いている。
In FIG. 1, as an
X線管1および放射線検出器3は対向して配置され、フロアに図示しない支持部材で支持されている。
The
被検体4は、回転テーブル5上に載置され、回転・昇降機構6でX線ビーム2内で撮影面11に沿って回転されると共に、撮影面11に直角に昇降される。
The
また、被検体4は、回転テーブル5と回転・昇降機構6と共にフロアに支持されたシフト機構7により、撮影面11に沿ってX線管1と放射線検出器3との間を移動して、撮影倍率が変更される。
The
なお、図示していないが、上記機構の部分はX線遮蔽で囲われている。 Although not shown, the mechanism portion is surrounded by X-ray shielding.
一方、構成要素として、他に、放射線検出器3からの透過像を処理するデータ処理部9と、処理結果等を表示する表示部10と、データ処理部9からの指令で機構部を制御する機構制御部8と、X線管1の管電圧、管電流を制御するX線制御部13等を備えている。
On the other hand, as other components, a
データ処理部9および表示部10は通常のコンピュータで、CPU、メモリ、ディスク、キーボード、インターフェース等からなり、断層撮影のシークェンスやデータから3次元像を再構成するソフトウエア等を記憶している。
The
操作者は、データ処理部9および表示部10を用いて、メニュー選択や条件設定、機構部手動操作、断層撮影の開始、装置のステータス読取、3次元像の表示、3次元像の解析等を行なう。
The operator uses the
データ処理部9は、放射線検出器3からのデジタルデータを処理する空気補正部14と、LOG変換部15と、再構成部16とを備えてなり、さらに再構成部16は、フィルタ掛け部16aと体積BP部16bとからなる。
The
次に、以上のように構成した本実施の形態によるCTスキャナの作用について説明する。 Next, the operation of the CT scanner configured as described above according to the present embodiment will be described.
図1において、透過像を得る場合には、操作者は被検体4をテーブル5に載せ、管電圧と管電流を設定してX線をONし、透過像を表示部10に表示させる。
In FIG. 1, when obtaining a transmission image, the operator places the subject 4 on the table 5, sets the tube voltage and tube current, turns on the X-ray, and displays the transmission image on the
3次元像の場合には、回転・昇降機構6で被検体4を昇降させ、検査位置中心を撮影面11に合わせる。
In the case of a three-dimensional image, the
これは、透過像を見ながら行なうこともできる。 This can also be done while looking at the transmission image.
断層撮影を開始すると、回転テーブル5が回転し、この間にデータ処理部9により透過像が収集され、360°方向で△φ間隔で得られた撮影面11近傍の透過データから、この面近傍の3次元像が再構成され、表示部10に表示される。
When tomography is started, the rotary table 5 is rotated, and transmission images are collected by the
まず、透過像は空気補正部14で、あらかじめ収集してある被検体4のない場合のデータdaとの比が取られることで、チャンネル毎に利得補正がなされる。
First, the transmission image is corrected by the
h=(d−doff)/(da−doff) ・・・(1)
ここで、doffはX線OFF時のデータである。
h = (d-doff) / (da-doff) (1)
Here, doff is data when the X-ray is OFF.
次に、チャンネル毎にLOG変換部15で対数変換され、吸収係数の線積分に相当する投影データpに変換される。
Next, each channel is logarithmically converted by the
p=LOG(1/h) ・・・(2)
回転角φでのn,mチャンネルの投影データをpφ(n,m)と記載して、次にフィルタ掛け部16aで撮影面11に沿ったn方向に高域強調のフィルタを掛ける。
p = LOG (1 / h) (2)
The projection data of the n and m channels at the rotation angle φ is described as pφ (n, m), and then a high frequency enhancement filter is applied in the n direction along the
これは、n方向にフーリエ変換して周波数空間で周波数にほぼ比例するフィルタ関数を掛け、逆フーリエ変換で戻すことで行なわれる。 This is done by performing a Fourier transform in the n direction, applying a filter function that is approximately proportional to the frequency in the frequency space, and returning by an inverse Fourier transform.
次に、体積BP部16bで、各体積素(ボクセル)に逆投影される。 Next, the volume BP unit 16b performs back projection on each volume element (voxel).
この逆投影処理について、図2に示す幾何図、および図3に示すフロー図を用いて説明する。 This back projection processing will be described with reference to the geometric diagram shown in FIG. 2 and the flowchart shown in FIG.
なお、既出の符号および図より明らかな符号の説明については省略する。 Note that description of the above-described reference signs and signs that are obvious from the drawings is omitted.
図2(a)および(b)は、被検体4に固定した座標x,y,zで見たX線焦点Fと検出面17の位置である。Fの回転角をφとする。
FIGS. 2A and 2B are the positions of the X-ray focal point F and the
再構成する体積の各ボクセルをi,j,kで番号づけ、ボクセルサイズを△x,△y,△zとする。 Each voxel of the volume to be reconstructed is numbered by i, j, k, and the voxel size is Δx, Δy, Δz.
ここで、△yは△xと等しく設定し、△zも△xと等しくすることが好ましい。 Here, Δy is preferably set equal to Δx, and Δz is also preferably equal to Δx.
次に、図3において、ステップS1で360°分のφループとなり、ステップS2でFのx,y座標xF,yFが計算され、xF=FCD・sinφ ・・・(3)
yF=FCD・cosφ ・・・(4)
FCD:焦点、回転中心間距離ステップS3,S4でボクセルj,iのループに入り、ステップS5でnij,△mij, L2を求める。
Next, in FIG. 3, the φ loop for 360 ° is obtained in step S1, and the x and y coordinates xF and yF of F are calculated in step S2, and xF = FCD · sinφ (3)
yF = FCD · cosφ (4)
FCD: focus, enter the voxel j, i of the loop rotation center distance step S3, S4, determined nij, △ mij, the L 2 in step S5.
nij,mijk:ボクセルi,j,kにBPされるチャンネル番号
△mij:kが1増加したときのmijkの増分1/L2:BPウエイトx=(i−ic)・△x ・・・(5)
y=(jc−j)・△y ・・・(6)
△x,△y,△z:ボクセルサイズ φ'=arctan((xF−x)/(yF−y)) ・・・(7)
θ=φ−φ' ・・・(8)
nij=nc+FDD・tanθ/d ・・・(9)
L2=((xF−x)2+(yF−y)2)/FCD2 ・・・(10)
△mij=FDD/(√(L2)・FCD・cosθ)・△z/d ・・・(11)
d:チャンネル間隔FDD:焦点、検出面間距離ステップS5で、さらにmijkの初期値を設定する。
nij, mijk: channel number BP to voxel i, j, k Δmij: increment of mijk when 1
y = (jc−j) · Δy (6)
Δx, Δy, Δz: Voxel size φ ′ = arctan ((xF−x) / (yF−y)) (7)
θ = φ−φ ′ (8)
nij = nc + FDD.tan.theta. / d (9)
L 2 = ((xF−x) 2 + (yF−y) 2 ) / FCD 2 (10)
Δmij = FDD / (√ (L 2 ) · FCD · cos θ) · Δz / d (11)
d: Channel interval FDD: Focus, detection surface distance In step S5, an initial value of mijk is further set.
mijk=mc+(ks−kc)・△mij ・・・(12)
次に、ステップS6でkループに入り、ステップS7でボクセルi,j,kへのたし込みを行なう。
mijk = mc + (ks−kc) · Δmij (12)
Next, in step S6, the k loop is entered, and in step S7, addition to the voxels i, j, k is performed.
pbp(i,j,k)=pbp(i,j,k)+pφ(nij,mijk) /(L2+(kc−k)2・△z2/FCD2)
≒pbp(i,j,k)+pφ(nij,mijk)/L2 ・・・(13)
ここで、nijとmijkは一般に整数とならないので、補間計算を行なう。
pbp (i, j, k) = pbp (i, j, k) + pφ (nij, mijk) / (
≒ pbp (i, j, k) + pφ (nij, mijk) / L 2 (13)
Here, since nij and mijk are generally not integers, interpolation calculation is performed.
次に、ステップS8で、次のkのためにmijkを更新する。 Next, in step S8, mijk is updated for the next k.
mijk=mijk+△mij ・・・(14)
ステップS9,S10,S11でk,i,jについて繰り返すことで体積全体についてたし込み、ステップS12でφを繰り返し一つの体積に逆投影をたし込んで逆投影処理が終わり、体積の3次元像ができる。
mijk = mijk + Δmij (14)
By repeating k, i, j in steps S9, S10, and S11, the entire volume is added. In step S12, φ is repeatedly applied to one volume, and the backprojection processing is completed. I can make an image.
以上の逆投影処理の説明では、説明をわかり易くするため最速な計算式になっておらず、式はループ外に出せる部分を多く含んでいる。 In the above description of the backprojection process, the formula is not the fastest for easy understanding, and the formula includes many parts that can be put out of the loop.
上述したように、本実施の形態によるCTスキャナでは、回転軸12方向のボクセルのループ、すなわちkループを最内としているので、対応チャンネルnij,mijk(あるいは△mij)の計算をkループ内で共通にできるため、前述した従来のように、kループをi,jループの外側にする場合よりも計算に無駄が無くなる。
As described above, in the CT scanner according to the present embodiment, since the loop of voxels in the direction of the
また、データを収集した順に他のデータを待つことなく再構成できるため、再構成速度を上げることが可能となる。 In addition, since the data can be reconfigured without waiting for other data in the order in which the data is collected, the reconfiguration speed can be increased.
さらに、撮影面11からの傾斜に従って逆投影しているため、回転軸12方向の分解能を上げることが可能となる。
Furthermore, since the back projection is performed according to the inclination from the
(第1の実施の形態の変形例)
BPウエイトは、1/L2以外にさらに図4で示すように、回転角によるウエイトw(φ)を掛けるようにしてもよい。
(Modification of the first embodiment)
In addition to 1 / L 2 , the BP weight may be multiplied by a weight w (φ) depending on the rotation angle as shown in FIG.
この場合、360°+2αの回転の間、データ収集を行なう。このウェイトを掛けると、360°の回転の前後が平均されるため、撮影中に被検体4が回転テーブル5上で微動しても偽像が生じ難くなる。 In this case, data collection is performed during 360 ° + 2α rotation. When this weight is applied, before and after 360 ° rotation is averaged, even if the subject 4 slightly moves on the rotary table 5 during imaging, a false image is hardly generated.
ウェイトw(φ)は、傾斜部が曲線でもよい。すなわち、360°ずらしたものと加算した時1になるようになっていればよい。 The weight w (φ) may have a curved slope portion. In other words, it is only necessary to be 1 when added with the one shifted by 360 °.
(第2の実施の形態)
本実施の形態によるCTスキャナのシステム構成は前記図1と同様であり、体積BP部16bによる逆投影処理の方法のみが異なっている。
(Second Embodiment)
The system configuration of the CT scanner according to this embodiment is the same as that shown in FIG. 1, and only the method of back projection processing by the volume BP unit 16b is different.
従ってここでは、本実施の形態のCTスキャナの逆投影処理(作用)について、図5および図6に示す幾何図、および図7に示すフロー図を用いて説明する。 Therefore, here, the back projection processing (action) of the CT scanner of this embodiment will be described with reference to the geometric diagrams shown in FIGS. 5 and 6 and the flowchart shown in FIG.
なお、既出の符号および図より明らかな符号の説明については省略する。 Note that description of the above-described reference signs and signs that are obvious from the drawings is omitted.
図5は、被検体4に固定した座標x,y,zで見たX線焦点Fと検出面17の位置である。Fの回転角をφとする。
FIG. 5 shows the positions of the X-ray focal point F and the
図6も同様で、再構成する体積の各ボクセルをi,j,kで番号づけ、ボクセルサイズを△x,△y,△zとする(△y=△x)。 Similarly in FIG. 6, each voxel of the volume to be reconstructed is numbered by i, j, k, and the voxel sizes are set as Δx, Δy, Δz (Δy = Δx).
次に、図7において、ステップS1で360°分の投影データpは90°分ずつのクオータに分けられ、ステップS2で最初の90°分のφc(計算回転角)ループとなり、ステップS3でデータ収集回転角φを計算する.φ=φc+nq・π/2 ・・・(15)
nq:クオータ番号
ステップS4で、φが収集中のφであるか判定して頭だし、あるいは終了を行なう。
Next, in FIG. 7, the projection data p for 360 ° in step S1 is divided into quarters for 90 °, and in step S2, the first 90 ° φc (calculation rotation angle) loop is formed. Calculate the collection rotation angle φ. Φ = φc + nq · π / 2 (15)
nq: Quarter number In step S4, it is determined whether or not φ is the φ being collected, and the head is started or terminated.
ステップS5で、Fのx,y座標xF,yFが計算される。 In step S5, x and y coordinates xF and yF of F are calculated.
xF=FCD・sinφc ・・・(16)
yF=FCD・cosφc ・・・(17)
次に、ステップS6〜ステップS11でセンタリングを行なう。
xF = FCD · sinφc (16)
yF = FCD · cosφc (17)
Next, centering is performed in steps S6 to S11.
図5において、センタリングは検出面17上のデータをxz平面上のpqマトリックスに逆投影する処理である。
In FIG. 5, centering is a process of back-projecting data on the
ステップS6でpループに入り、ステップS7でnpを求める。 In step S6, a p-loop is entered, and np is obtained in step S7.
xo=(p−pc)・cp ・・・(18)
x1=xo・cosφc ・・・(19)
mag1=FDD/√((xF−xo)2+yF2−x12)) ・・・(20)
np=nc+x1・mag1/d ・・・(21)
np,mpq:マトリックスp,qにBPされるチャンネル番号
cp,cq:センタリングピッチ次に、ステップS8でqループに入り、ステップS9でmpq、ステップS10でセンタリングデータpc(p,q)を求める。
xo = (p−pc) · cp (18)
x1 = xo · cosφc (19)
mag1 = FDD / √ ((xF−xo) 2 + yF 2 −x1 2 )) (20)
np = nc + x1 · mag1 / d (21)
np, mpq: channel number cp, cq: centering pitch BP to the matrix p, q Next, the q loop is entered in step S8, mpq is obtained in step S9, and centering data pc (p, q) is obtained in step S10.
mpq=mc+(q−qc)・cq・mag1/d ・・・(22)
pc(p,q)=pφ(np,mpq) ・・・(23)
ここで、npとmpqは一般に整数とならないので、補間計算を行なう。
mpq = mc + (q−qc) · cq · mag1 / d (22)
pc (p, q) = pφ (np, mpq) (23)
Here, since np and mpq are generally not integers, interpolation calculation is performed.
次に、ステップS11で、次のq,pを繰り返す。 Next, the following q and p are repeated in step S11.
次に、ステップS12〜ステップS22でBPを行なう。 Next, BP is performed in steps S12 to S22.
図6において、ステップS12でjループに入り、ステップS13でpoj、△pj、△qjを求める。 In FIG. 6, the j loop is entered in step S12, and poj, Δpj, and Δqj are obtained in step S13.
mag2=yF/(yF+(j−jc)・△y) ・・・(24)
poj=pc+(xF−mag2・(xF+ic・△x))/cp ・・(25)
△pj=mag2・△x/cp ・・・(26)
△qj=mag2・△y/cp ・・・(27)
pij,qjk:ボクセルi,j,kにBPされるマトリックス番号
△pj:iが1増加したときのpijの増分△qj:kが1増加したときのqjkの増分ステップS13で、さらにpijの初期値を設定する。
mag2 = yF / (yF + (j−jc) · Δy) (24)
poj = pc + (xF−mag2 · (xF + ic · Δx)) / cp (25)
Δpj = mag2 · Δx / cp (26)
Δqj = mag2 · Δy / cp (27)
pij, qjk: matrix number BP assigned to voxel i, j, k Δpj: increment of pij when i increases by 1 Δjj: increment of qjk when k increases by 1 Set the value.
pij=poj ・・・(28)
次に、Sステップ14でiループに入り、ステップS15でL2を計算する。
pij = poj (28)
Then, enter the i
x=(i−ic)・△x ・・・(29)
y=(jc−j)・△y ・・・(30)
L2=((xF−x)2+(yF−y)2)/FCD2 ・・・(31)
ステップS15で、さらにqjkの初期値を設定する。
x = (i−ic) · Δx (29)
y = (jc−j) · Δy (30)
L 2 = ((xF−x) 2 + (yF−y) 2 ) / FCD 2 (31)
In step S15, an initial value of qjk is further set.
qjk=qc+(ks−kc)・△qj ・・・(32)
次に、ステップS16でkループに入り、ステップS17でボクセルi,j,kへのたし込みを行なう。
qjk = qc + (ks−kc) · Δqj (32)
Next, in step S16, the k loop is entered, and in step S17, addition to the voxels i, j, k is performed.
pbp(i,j,k)=pbp(i,j,k)+pc(pij,qjk) /(L2+(kc−k)2・△z2/FCD2) ≒pbp(i,j,k)+pc(pij,qjk)/L2 ・・・(33)
ここで、pijとqjkは一般に整数とならないので、補間計算を行なうか、最近傍pcを選択する。
pbp (i, j, k) = pbp (i, j, k) + pc (pij, qjk) / (
Here, since pij and qjk are not generally integers, interpolation calculation is performed or the nearest neighbor pc is selected.
次に、ステップS18で、次のkのためにqjkを更新する。 Next, in step S18, qjk is updated for the next k.
qjk=qjk+△qj ・・・(34)
ステップS19でkループを繰り返し、ステップS20で次のiのためにpijを更新する。
qjk = qjk + Δqj (34)
The k loop is repeated in step S19, and pij is updated for the next i in step S20.
pij=pij+△Pj (35)
ステップS21,S22でi,jについて繰り返すことで体積全体についてたし込み、ステップS23でφcを繰り返し一つの体積に逆投影をだし込んで行く。
pij = pij + ΔPj (35)
In steps S21 and S22, the entire volume is added by repeating i, j, and φc is repeatedly added to one volume in step S23.
ステップS24で画像を90度回転し、ステップS25でクオータについて繰り返して逆投影処理が終わり、体積の3次元像ができる。 In step S24, the image is rotated by 90 degrees, and in step S25, the back projection process is repeated by repeating the quota, and a three-dimensional image of the volume is formed.
以上の逆投影処理の説明では、説明をわかり易くするため最速な計算式になっておらず、式はループ外に出せる部分を多く含んでいる。 In the above description of the backprojection process, the formula is not the fastest for easy understanding, and the formula includes many parts that can be put out of the loop.
上述したように、本実施の形態によるCTスキャナでは、まず、各回転位置φで検出面17上のデータをxz平面に逆投影してセンタリングデータpcを求めると、pcはボクセルの一つの面ik平面に平行な面上で等間隔で得られるため、ik面への逆投影計算(具体的には、pij,qjkの計算)を著しく簡略化することができ、再構成速度を上げることが可能となる。
As described above, in the CT scanner according to the present embodiment, first, when the centering data pc is obtained by back projecting the data on the
また、前述した第1の実施の形態と同様に、回転軸12方向のボクセルのループ、すなわちkループを最内としているので、対応チャンネルpij,qjk(あるいは△qj)の計算をkループ内で共通にできるため、前述した従来のように、kループをi,jループの外側にする場合よりも計算に無駄が無くなり、再構成速度を上げることが可能となる。
Similarly to the first embodiment described above, since the loop of voxels in the direction of the
さらに、データを収集した順に他のデータを待つことなく再構成できるため、再構成速度を上げることが可能となる。 Furthermore, since the data can be reconfigured without waiting for other data in the order in which the data is collected, the reconfiguration speed can be increased.
さらにまた、撮影面11からの傾斜に従って逆投影しているため、回転軸12方向の分解能を上げることが可能となる。
Furthermore, since the back projection is performed according to the inclination from the
(第2の実施の形態の変形例)
前述した第1の実施の形態の変形例と同様に、BPウエイトは、1/L2以外にさらに図4で示すように、回転角によるウエイトw(φ)を掛けるようにしてもよい。この場合にも、同様の作用効果を得ることができる。
(Modification of the second embodiment)
As in the modification of the first embodiment described above, the BP weight may be multiplied by a weight w (φ) depending on the rotation angle as shown in FIG. 4 in addition to 1 / L 2 . Also in this case, the same effect can be obtained.
第2の実施の形態において、体積のk方向がij方向と比較して同等のサイズの場合には、iループをkループの内側にするようにしてもよい。この場合、式(33)は略計算でなく1行目の計算を行なう。 In the second embodiment, when the volume k direction is the same size as the ij direction, the i loop may be located inside the k loop. In this case, equation (33) is not an approximate calculation, but the first row is calculated.
(第3の実施の形態)
本実施の形態によるCTスキャナのシステム構成は前記第2の実施の形態と同様であり、透過像収集時の機構動作と体積BP部16bによる逆投影処理の方法のみが異なっている。
(Third embodiment)
The system configuration of the CT scanner according to this embodiment is the same as that of the second embodiment, and only the mechanism operation at the time of transmission image collection and the method of back projection processing by the volume BP unit 16b are different.
従ってここでは、本実施の形態のCTスキャナの透過像収集時の作用と、逆投影処理(作用)について、図7に示すフロー図を用いて説明する。 Therefore, here, the operation at the time of transmission image collection and the back projection processing (operation) of the CT scanner of the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
本実施の形態の場合には、断層撮影を開始すると、回転テーブル5が回転と同時に昇降され(ヘリカルスキャン)、この間に透過像が収集され、360度以上の方向の透過データから体積の3次元像が再構成され、表示部10に表示される。
In the case of the present embodiment, when tomography is started, the rotary table 5 is moved up and down simultaneously with rotation (helical scan), and transmission images are collected during this time, and the three-dimensional volume is obtained from transmission data in a direction of 360 degrees or more. The image is reconstructed and displayed on the
また、本実施の形態の体積BPは、前述した第2の実施の形態の場合とほぼ同様であり、図7に示すフロー図、および式(15)〜(35)を用いて説明する。 The volume BP of the present embodiment is substantially the same as that of the second embodiment described above, and will be described using the flowchart shown in FIG. 7 and equations (15) to (35).
すなわち、前述した第2の実施の形態の場合と異なる点は、kcが定数でなくφの関数であること、および式(33)が異なることである。 That is, the difference from the case of the second embodiment described above is that kc is not a constant but a function of φ, and equation (33) is different.
kc=kc(φ)=zp/△z・(φ−φ0)/2π ・・・(36)
pbp(i,j,k)=pbp(i,j,k)+wφ(k)・pc(pij,qjk) /(L2+(kc−k)2・△z2/FCD2) ≒pbp(i,j,k)+wφ(k)・pc(pij,qjk)/L2 ・・・(33’)
ここで、図8(a)を参照して各式について説明する。
kc = kc (φ) = zp / Δz · (φ−φ0) / 2π (36)
pbp (i, j, k) = pbp (i, j, k) + wφ (k) · pc (pij, qjk) / (
Here, each equation will be described with reference to FIG.
まず、式(36)でkc(φ)は、回転角φの時の撮影面11が横切るマトリックスのk位置である。
First, in equation (36), kc (φ) is the k position of the matrix traversed by the
この式で、zpは1回転中に昇降する高さ(ヘリカルビッチ)で、△zは高さ方向のボクセルサイズ、φOはk=0を横切る時の回転角である。 In this equation, zp is the height (helical bitch) that moves up and down during one rotation, Δz is the voxel size in the height direction, and φO is the rotation angle when crossing k = 0.
図8(a)で、wφ(z)は回転角φの時のz方向のボクセルのBPのウェイトで半値幅zpの台形状となる。 In FIG. 8A, wφ (z) is a weight of the BP of the voxel in the z direction at the rotation angle φ and has a trapezoidal shape with a half width zp.
この台形の斜面においては、360°異なるφからのBPが合成される(点線)。 On this trapezoidal slope, BP from φ different by 360 ° is synthesized (dotted line).
wφ(z)をk目盛に変更したウエイトがwφ(k)で、図8(b)に示す中心がkc(φ)、半値幅zp/△zの台形である。 The weight obtained by changing wφ (z) to k scale is wφ (k), and the center shown in FIG. 8B is a trapezoid with kc (φ) and half width zp / Δz.
kでのzp/△zは回転角で、360°に相当する。 zp / Δz at k is a rotation angle and corresponds to 360 °.
ここで、斜面の半長kαは角度αと、kα=Zp/△z・α/2π ・・・(37)
の関係があり、補間合成する角度半幅αを設定するとkαが決まる。
Here, the half length kα of the slope is an angle α and kα = Zp / Δz · α / 2π (37)
Therefore, kα is determined by setting the angle half width α to be interpolated.
式(33')においては、BPウェイトにwφ(k)を用いるため、ヘリカルスキャンを行なった場合に、φについて連続してBPを行なっても、各ボクセルに360°分のBPがなされる。 In Expression (33 ′), wφ (k) is used as the BP weight, and therefore, when helical scanning is performed, BP corresponding to 360 ° is made to each voxel even if BP is continuously performed for φ.
上述したように、本実施の形態によるCTスキャナでは、前述した第2の実施の形態と同様に、再構成速度を上げること、および回転軸12方向の分解能を上げることが可能となる。
As described above, in the CT scanner according to the present embodiment, it is possible to increase the reconstruction speed and the resolution in the direction of the
また、ヘリカルスキャンで効率よく、かつ撮影面11からのビームの傾斜を大きくせずに撮影できるため、回転軸12方向に広くかつ高品質の3次元像を得ることができる。
In addition, since the image can be captured efficiently by helical scanning without increasing the inclination of the beam from the
さらに、ヘリカルスキャンで回転、昇降を一定速度で滑らかに広い範囲をスキャンできるため、被検体4に加速度がかからず、動き易い被検体4でも高品質の画像を得ることができる。
Further, since a wide range can be smoothly scanned at a constant speed of rotation and elevation by helical scanning, the
また、台形のウェイトwφ(k)を掛けてBPしているので、360°の回転の前後が平均されるため、撮影中に被検体4が動いても偽像が生じ難くなる。 Further, since the BP is multiplied by the trapezoidal weight wφ (k), before and after the rotation of 360 ° is averaged, even if the subject 4 moves during imaging, a false image is hardly generated.
(第3の実施の形態の変形例)
ウエイトwφ(k)は、図8(c)に示すように、傾斜部が曲線であってもよい。すなわち、zp/△zずらしたもの(点線)と加算した時に1になるようになっていればよい。
(Modification of the third embodiment)
As shown in FIG. 8C, the weight wφ (k) may have a curved slope. That is, it is only necessary to be 1 when added with the one shifted by zp / Δz (dotted line).
(第4の実施の形態)
本実施の形態によるCTスキャナのシステム構成は前記第3の実施の形態とほぼ同様であり、LOG変換部15と再構成部16との間に窓関数掛け部を備えている点、および回転中心が上から見てX線ビーム2の中心からずれて設定されている点が異なっている。
(Fourth embodiment)
The system configuration of the CT scanner according to the present embodiment is substantially the same as that of the third embodiment, and includes a window function multiplying unit between the
図9は、回転中心CとX線ビーム2との位置関係を示す概要図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the positional relationship between the rotation center C and the
これは、回転テーブル5をずらして設定して、被検体4をX線ビーム2から片側にはみ出させて載置し、大きな被検体4も撮影可能としたCTスキャナであり、この撮影法はオフセットスキャンと呼ばれる。
This is a CT scanner in which the rotary table 5 is set to be shifted and the
本実施の形態によるCTスキャナにおける作用は、前記第3の実施の形態と同様であり、LOG変換後の投影データpφ(n,m)に対して、図10に示すような窓関数w(n)を掛ける点のみが異なっている。 The operation of the CT scanner according to the present embodiment is the same as that of the third embodiment, and a window function w (n as shown in FIG. 10 is applied to the projection data pφ (n, m) after LOG conversion. ) Is only different.
窓関数w(n)は中心ch,ncで、0.5でここを中心に傾斜しており、傾斜領域の外側の一方は0もう一方は1である。 The window function w (n) is center ch, nc, and is inclined about 0.5 at the center. One outside the inclined area is 0, and the other is 1.
再構成部16は、前記第3の実施の形態と同様に再構成を行なう。
The
上述したように、本実施の形態によるCTスキャナでは、オフセットスキャンの場合でも、データ列を再編成(パラレルデータヘの変換等)することが不要となるため、高速で再構成することができ、さらに中心chを挟んで滑らかなウエイトが掛かるため、投影データの急激な変化が避けられ、偽像(リング状)の少ない3次元像を得ることができる。 As described above, in the CT scanner according to the present embodiment, it is not necessary to reorganize the data string (conversion to parallel data, etc.) even in the case of offset scanning, and can be reconstructed at high speed. Since a smooth weight is applied across the center ch, a sudden change in projection data can be avoided, and a three-dimensional image with few false images (ring-shaped) can be obtained.
さらに、ヘリカルスキャンを行ないながらオフセットスキャンを実施することができ、前述した第3の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、大きな被検体4に対応できるCTスキャナを実現することが可能となる。
Furthermore, an offset scan can be performed while performing a helical scan, and in addition to obtaining the same effects as those of the third embodiment described above, a CT scanner capable of handling a
(第4の実施の形態の変形例)
第4の実施の形態によるオフセットスキャンは、前述した第1または第2の実施の形態に対して適用することもできる。
(Modification of the fourth embodiment)
The offset scan according to the fourth embodiment can also be applied to the first or second embodiment described above.
また、窓関数w(n)は傾斜部が曲線であってもよい。すなわち、中心chで0.5、軸に直交する左右側に傾きが対称な0から1まで変化する傾斜部を有し、傾斜部の外は片側が0逆側が1であればよい。 The window function w (n) may have a curved slope. That is, it is only necessary that the center ch has an inclined portion that changes from 0 to 1 that is symmetric with respect to the left and right sides that are orthogonal to the axis, and that one side is 0 and the other side is 1 on the opposite side.
(第5の実施の形態)
図11は、本実施の形態によるCTスキャナのシステム構成例を示す概要図で、前記第1の実施の形態とほぼ同様であり、空気補正部14とLOG変換部15との間に散乱線補正部19を備えている点、およびX線ビーム2を撮影面11を挟んだ薄厚コーン状に制限する可動のコリメータ18を備えている点が異なっている。
(Fifth embodiment)
FIG. 11 is a schematic diagram showing a system configuration example of the CT scanner according to the present embodiment, which is substantially the same as that of the first embodiment, and the scattered radiation correction is performed between the
本実施の形態によるCTスキャナにおける作用は、前記第1の実施の形態と同様であり、断層撮影時にX線ビーム2を薄厚コーン状に制限する点と、空気補正後のデータh(n,m)に対して散乱線補正を行なう点が異なっている。
The operation of the CT scanner according to this embodiment is the same as that of the first embodiment. The
図12は、散乱線補正の内容を説明するための図である。 FIG. 12 is a diagram for explaining the content of the scattered radiation correction.
図12は、検出面17上のデータh(n,m)を示している。
FIG. 12 shows data h (n, m) on the
X線ビーム2の照射部20以外はコリメータ18で遮られる部分で、被検体4等からの散乱線のみ検出している。
Except for the
照射部20内のデータh(n,m)に対して、散乱線補正 h'(n,m)=h(n,m)−((m2−m)・h(n,m1) +(m−n1)・h(n,m2))/(m2−m1) ・・・(38)
を加える。
Scattered ray correction h ′ (n, m) = h (n, m) − ((m2−m) · h (n, m1) + (m) for the data h (n, m) in the
Add
ここでは、h(n,m)に近い上下の2チャンネルを1次補間して散乱線を求め、減算している。 Here, the scattered light is obtained by subtracting the upper and lower channels close to h (n, m) by linear interpolation, and subtracted.
上述したように、本実施の形態によるCTスキャナでは、散乱線測定の専用の検出器を用いることなく、2次元検出器のコリメータ18で遮られる部分のデータを用いて散乱線補正をすることができる。
As described above, in the CT scanner according to the present embodiment, the scattered radiation correction can be performed using the data of the portion blocked by the
また、専用の検出器に対して、2次元検出器は全チャンネルが一度に製造されるため、特性が均質である。 Moreover, since the two-dimensional detector is manufactured for all the channels at the same time with respect to the dedicated detector, the characteristics are uniform.
さらに、測定点に近い位置で、同時にしかも均質な条件で散乱線が測定できるため、正確に補正を行なうことが可能となる。 Furthermore, since the scattered radiation can be measured at a position close to the measurement point at the same time and under a uniform condition, it is possible to correct accurately.
(第5の実施の形態の変形例)
第5の実施の形態において、補正を行なうに当たっては、2チャンネルのデータでなく、もっと多数のチャンネルデータを用いてもよく、1次補間でなくてもよい。
(Modification of the fifth embodiment)
In the fifth embodiment, when performing the correction, not a 2-channel data but a larger number of channel data may be used, and the primary interpolation may not be performed.
この多数のチャンネルデータを用いることにより、統計精度を上げることが可能となる。 By using this large number of channel data, the statistical accuracy can be improved.
第5の実施の形態における散乱線補正は、前記第1の実施の形態に付加するだけでなく、前記第2乃至第4の実施の形態に対しても付加することができ、さらに単独で図13に示すような従来の2次元検出器を用いるCTスキャナに対しても付加することができる。 The scattered radiation correction in the fifth embodiment can be added not only to the first embodiment but also to the second to fourth embodiments. It can also be added to a CT scanner using a conventional two-dimensional detector as shown in FIG.
(第6の実施の形態)
本実施の形態によるCTスキャナのシステム構成は前記第1の実施の形態とほぼ同様であり、やわらかな変形し易い被検体4の撮影に適用される点が異なっている。
(Sixth embodiment)
The system configuration of the CT scanner according to the present embodiment is almost the same as that of the first embodiment, except that it is applied to the imaging of the subject 4 that is easily deformed.
本実施の形態の場合、被検体4をテーブル5に設定し、準備回転として、滑らかな一定速度の回転を行なわせ、十分に被検体4を安定させた後に、断層撮影を開始する。
In the case of the present embodiment, the
装置は、そのまま同じ回転速度を保ったままX線をONさせ、透過像を収集して3次元像を作成する。 The apparatus turns on X-rays while maintaining the same rotational speed, collects transmission images, and creates a three-dimensional image.
ヘリカルスキャンの場合は、同様に準備回転を行なわせておき、断層撮影開始時に昇降を徐々に開始させて透過像を収集開始する。 In the case of the helical scan, the preparatory rotation is performed in the same manner, and when the tomography is started, the elevation is gradually started to start collecting transmission images.
また、準備回転の時間が短くてよい場合には、準備昇降をいっしょに行なってもよい。 If the preparation rotation time may be short, preparation lifting may be performed together.
上述したように、本実施の形態によるCTスキャナでは、回転始動時に生じた被検体4の動きを一定速度回転を続けて終息させ、その後に回転速度を変えずに撮影するため、変形し易い被検体4でも動きを終息させて撮影でき、高品質な3次元像を得ることができる。
As described above, in the CT scanner according to the present embodiment, the movement of the subject 4 that occurs at the start of rotation is stopped at a constant speed and then imaged without changing the rotation speed. The
(第7の実施の形態)
本実施の形態によるCTスキャナのシステム構成は前記第1の実施の形態とほぼ同様であり、フィルタ関数の自動選択を行なう点が異なっている。
(Seventh embodiment)
The system configuration of the CT scanner according to this embodiment is almost the same as that of the first embodiment, except that the filter function is automatically selected.
すなわち、データ処理部9は、フィルタ掛け前のデータ(pあるいはh)の信号ノイズ比(平均)を計算して、フィルタ関数を自動選択する。
That is, the
信号ノイズ比は、低周波数成分を信号、高周波数成分をノイズとして、その比である信号/ノイズを求める。 The signal-to-noise ratio is determined by taking the low frequency component as a signal and the high frequency component as noise, and determining the ratio of signal / noise.
信号ノイズ比の小さな場合、フィルタ関数は低いカットオフ周波数のものを選択して、空間分解能を少し低下させる代りに画像ノイズを少なくさせる。 If the signal-to-noise ratio is small, the filter function is chosen to have a low cut-off frequency to reduce image noise instead of slightly reducing spatial resolution.
上述したように、本実施の形態によるCTスキャナでは、撮影倍率や管電圧、管電流、スキャン時間等の撮影条件を任意に変更しても、透過データの信号ノイズ比でフィルタ関数を選択するため、画像ノイズと空間分解能との関係が最適な断面像を得ることができる。 As described above, in the CT scanner according to the present embodiment, the filter function is selected based on the signal-to-noise ratio of the transmission data even if the imaging conditions such as imaging magnification, tube voltage, tube current, and scan time are arbitrarily changed. A cross-sectional image in which the relationship between image noise and spatial resolution is optimal can be obtained.
1・・・X線管、2・・・X線ビーム、3・・・放射線検出器、4・・・被検体、5・・・回転テーブル、6・・・回転・昇降機構、7・・・シフト機構、8・・・機構制御部、9・・・データ処理部、10・・・表示部、11・・・撮影面、12・・・回転軸、13・・・X線制御部、17・・・検出面、18・・・コリメータ、19・・・散乱線補正部、20・・・照射部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記放射線源からの放射線ビームを2次元の空間分解能をもって検出する放射線検出器と、
前記放射線ビーム内で被検体を前記放射線ビームの中心からずれて設定した回転軸に対し相対回転させる回転手段と、を備えたオフセットスキャンを行なうコンピュータ断層撮影装置において、
前記回転手段による回転中に前記放射線検出器で得られた被検体の多方向からの2次元透過データを、回転の軸位置で0.5、当該回転の軸に直交する左右側に傾きが対称な0から1まで変化する傾斜部を有し、当該傾斜部の外は片側が0逆側が1である窓関数を掛けて逆投影して前記被検体の3次元像を作成する再構成手段と、
を備えて成ることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。 A radiation source emitting a radiation beam;
A radiation detector for detecting a radiation beam from the radiation source with a two-dimensional spatial resolution;
In a computed tomography apparatus for performing an offset scan , comprising: a rotating means for rotating the subject within a radiation beam relative to a rotation axis set offset from the center of the radiation beam ;
Two-dimensional transmission data from multiple directions of the subject obtained by the radiation detector during rotation by the rotation means is 0.5 at the rotation axis position, and the inclination is symmetrical on the left and right sides orthogonal to the rotation axis. Reconstructing means for creating a three-dimensional image of the subject by performing back projection by applying a window function in which one side is 0 and the other side is 0 on the opposite side. ,
A computer tomography apparatus comprising:
前記再構成手段は、前記2次元透過データを3次元像の体積素の回転軸にほぼ平行な一つの面にほぼ平行なセンタリング面上に逆投影し、当該センタリング面上の値を当該センタリング面にほぼ平行な体積素の集合毎に各体積素に逆投影するようにしたことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。 The computed tomography apparatus according to claim 1,
The reconstruction unit back-projects the two-dimensional transmission data onto a centering surface substantially parallel to one surface substantially parallel to the rotation axis of the volume element of the three-dimensional image, and values on the centering surface are projected onto the centering surface. A computed tomography apparatus characterized in that each volume element is back-projected for each set of volume elements substantially parallel to each other.
前記放射線ビーム内で被検体を前記回転の軸方向に相対移動させる移動手段を付加し、前記回転手段による回転と前記移動手段による相対移動とをほぼ同時に行ないながら透過データを収集するようにしたことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。 The computed tomography apparatus according to claim 1 or 2,
A moving means for relatively moving the subject in the direction of the axis of rotation within the radiation beam is added, and transmission data is collected while performing rotation by the rotating means and relative movement by the moving means almost simultaneously. A computer tomography apparatus characterized by the above.
前記放射線ビームを回転面に沿ったファンビームに制限するコリメータと、
前記コリメータにより遮られた通路の透過データを用いて、遮られない透過データの散乱放射線の補正を行なう散乱線補正手段と、
を備えて成ることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。 The computed tomography apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A collimator for limiting the radiation beam to a fan beam along the plane of rotation;
Using the transmission data of the passage blocked by the collimator, the scattered radiation correction means for correcting the scattered radiation of the transmission data not blocked,
A computer tomography apparatus comprising:
前記再構成手段は、前記透過データの信号ノイズ比に基づいてフィルタ関数を選択しフィルタ補正逆投影して3次元像を作成するようにしたことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。 The computed tomography apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The computer tomography apparatus according to claim 1, wherein the reconstruction unit selects a filter function based on a signal-to-noise ratio of the transmission data, and performs a filter correction back projection to create a three-dimensional image.
撮影前に前記被検体に一定速度の前記回転を行なわせる工程と、
前記一定速度の回転を保ったまま前記2次元透過データを収集して3次元像あるいは断面像の撮影を行なう工程と、
を含むことを特徴とするコンピュータ断層撮影方法。 A computed tomography method using the computed tomography apparatus according to any one of claims 1 to 5,
Causing the subject to perform the rotation at a constant speed before imaging;
Collecting the two-dimensional transmission data while maintaining the rotation at the constant speed and taking a three-dimensional image or a cross-sectional image;
A computed tomography method comprising:
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