JP4405836B2 - Computed tomography equipment - Google Patents

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Description

本発明は、産業用あるいは医療用のコンピュータ断層撮影装置に関する。   The present invention relates to an industrial or medical computer tomography apparatus.

近年、小型電子部品等を高分解能で検査するために、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)が作られるようになってきている。   In recent years, in order to inspect small electronic components and the like with high resolution, high-resolution industrial computer tomography apparatuses (hereinafter referred to as CT) have been made.

例えば、特許文献1で記載される従来公知の高分解能CTでは、X線管から発生されて被検体を透過したコーン状X線ビームを、2次元のX線検出器で検出し、検出されたX線強度に基づいて被検体の透過画像を生成している。   For example, in a conventionally known high-resolution CT described in Patent Document 1, a cone-shaped X-ray beam generated from an X-ray tube and transmitted through a subject is detected by a two-dimensional X-ray detector and detected. A transmission image of the subject is generated based on the X-ray intensity.

このような従来の高分解能CTで断面像を撮影する場合には、固定されたX線管とX線検出器との間で、被検体を1回転させながら多数の透過画像を検出するスキャン方式が用いられている。この場合、被検体の多数の断面像である3次元画像を得るためには、このようにして得られた多数の透過画像を再構成処理していた。   When a cross-sectional image is taken with such a conventional high-resolution CT, a scanning method that detects a large number of transmitted images while rotating the subject once between a fixed X-ray tube and an X-ray detector. Is used. In this case, in order to obtain a three-dimensional image which is a large number of cross-sectional images of the subject, a large number of transmission images obtained in this way are reconstructed.

上述したスキャンは、回転動作(rotate/rotate動作)のみでスキャンする、RR方式(rotate/rotate方式)と呼ばれるスキャン方式である。   The scan described above is a scan method called an RR method (rotate / rotate method), which scans only by a rotation operation (rotate / rotate operation).

このようなコーンビームの画像再構成には通常、非特許文献1に記載される方法が用いられる。この方法は、フィルター補正逆投影法(FBP(Filtered Back Projection)法)の一種で、立体的に逆投影するものである。このフィルター補正逆投影法による再構成の一例が、特許文献1に記載の発明で利用されている。   For such cone beam image reconstruction, the method described in Non-Patent Document 1 is usually used. This method is a kind of filter-corrected back projection method (FBP (Filtered Back Projection) method), and is three-dimensionally back-projected. An example of reconstruction by this filter-corrected back projection method is used in the invention described in Patent Document 1.

図8に示しているのは、一般的な高分解能型CT100を説明する簡単な構成図である。図8において(a)は平面図であり、(b)は正面図である。この高分解能型CT100は、X線管101、X線検出器102及び回転テーブル103を備えている。X線管101から発生されるX線ビーム104は、回転自在な回転テーブル103に載置される被検体105を透過して、X線管101に対向するX線検出器102で検出される。   FIG. 8 is a simple configuration diagram for explaining a general high-resolution CT100. 8A is a plan view, and FIG. 8B is a front view. The high resolution CT 100 includes an X-ray tube 101, an X-ray detector 102, and a rotary table 103. An X-ray beam 104 generated from the X-ray tube 101 passes through a subject 105 placed on a rotatable rotary table 103 and is detected by an X-ray detector 102 facing the X-ray tube 101.

この高分解能型CT100は、X線幾何が自由に設定でき、様々な被検体105の測定に対応可能である点を特徴とする。被検体105を配置して回転テーブル103及びX線検出器102は、x方向について移動させることで、焦点Fを有するX線管101との距離を変更することが可能である。このように、撮影距離FCD(Focus to rotetion Center Distance)と検出距離FDD(Focus to Detector Distance)とを、連続的に変更することができ、被検体105に応じて撮影倍率(拡大率)(=FDD/FCD)を自由に変更することが可能になる。   This high-resolution CT100 is characterized in that the X-ray geometry can be set freely and can be used for measurement of various subjects 105. By disposing the subject 105 and moving the rotary table 103 and the X-ray detector 102 in the x direction, the distance from the X-ray tube 101 having the focal point F can be changed. Thus, the imaging distance FCD (Focus to rotation Center Distance) and the detection distance FDD (Focus to Detector Distance) can be continuously changed, and the imaging magnification (magnification rate) (= (FDD / FCD) can be freely changed.

また、高分解能型CT100は、回転テーブル103をz方向(上下方向)に移動させることができる。このように、上下方向に被検体105を移動することで、被検体105の撮影部位を自由に変更することができる。   Further, the high resolution CT 100 can move the rotary table 103 in the z direction (vertical direction). As described above, by moving the subject 105 in the vertical direction, the imaging region of the subject 105 can be freely changed.

図8において、スキャン領域A(断面像視野)は回転面上でX線ビーム104に包含される回転中心Cを中心とする円であり、撮影倍率が大きい程小さな円となる。なお、X線ビーム104は測定されるX線であり、X線ビーム104の外には測定されないX線が放出されている。このスキャン領域Aは無理なく再構成ができる十分なデータが収集される領域のことで、回転軸方向(z軸方向)に厚みを持った体積である。この厚みは、回転軸方向で、X線ビーム104に包含される厚みである。   In FIG. 8, a scan area A (cross-sectional image field) is a circle centered on the rotation center C included in the X-ray beam 104 on the rotation surface, and becomes smaller as the imaging magnification increases. The X-ray beam 104 is an X-ray to be measured, and X-rays that are not measured are emitted outside the X-ray beam 104. This scan area A is an area where sufficient data that can be reconstructed without difficulty is collected, and has a volume with a thickness in the rotation axis direction (z-axis direction). This thickness is a thickness included in the X-ray beam 104 in the rotation axis direction.

このような高分解能型CT100においては、被検体105の大きさに応じて、スキャン領域Aからはみ出さず、できるだけ拡大率を大きくして撮影すると、高分解能断面像が得られるので好ましい。   In such a high-resolution CT100, it is preferable to take an image with a magnification as large as possible without getting out of the scan region A according to the size of the subject 105, because a high-resolution cross-sectional image can be obtained.

ここで、X線検出器102の測定領域106が測定する空間を測定視野と定義すると、測定視野はX線ビーム104の広がりと一致する。このため、スキャン中に測定視野からはみ出る被検体105は、また、スキャン領域Aからはみ出る被検体105といえる。このような被検体105は通常のRR方式では全体の3次元画像を得ることができない。そこで、この場合の手法として、特許文献2や特許文献3などに、回転中心を連続的にずらしながら複数回転させて測定視野に収まらない大きな範囲の3次元画像を得る手法が記載されている。しかしながら、この方法は、画像再構成処理が複雑である。また、回転中心を回転とを同期させて精度良く移動させることが難しく、実施が困難であるという課題もある。   Here, when a space measured by the measurement region 106 of the X-ray detector 102 is defined as a measurement field, the measurement field coincides with the spread of the X-ray beam 104. For this reason, the subject 105 that protrudes from the measurement visual field during scanning can be said to be the subject 105 that protrudes from the scan region A. Such an object 105 cannot obtain an entire three-dimensional image by a normal RR method. Therefore, as a technique in this case, Patent Document 2 and Patent Document 3 describe a method of obtaining a large range of three-dimensional images that do not fit in the measurement field of view by rotating a plurality of rotations while continuously shifting the rotation center. However, this method has a complicated image reconstruction process. In addition, there is a problem that it is difficult to accurately move the center of rotation in synchronization with the rotation, which is difficult to implement.

他方、上述したRR方式の高分解能CTの他には、トランスレートと回転を組み合わせた動作(translate/rotate動作)により行われる、TR方式(translate/rotate方式)でのスキャンが利用されるCTが知られている。このTR方式によるスキャン方法を採用すると、測定視野からはみ出る被検体の断面像を得ることができる。   On the other hand, in addition to the above-described high-resolution CT of the RR method, there is a CT using a scan in the TR method (translate / rotate method) performed by an operation (translate / rotate operation) that combines translation and rotation. Are known. When this TR scan method is employed, a cross-sectional image of the subject that protrudes from the measurement visual field can be obtained.

しかしながら、このTR方式を高分解能型CTに適用した場合、大きな被検体がスキャンできる反面、小さな被検体の場合、画質の面で機構精度を上げやすいRR方式に及ばず、スキャン時間も長くなるといった問題がある。また、コーンビームを用いて3次元画像を1スキャンで得るTR方式の画像再構成方法が知られていないという課題がある。
特開2001−330568号公報 特開2002−219127号公報 特開平9−164133号公報 L.A.Feldkamp(フェルドカンプ),L.C.Davis(デイヴィス),J.W.Kress(クレス)著,「プラクティカルコーンビームアルゴリズム(Practical cone−beam algorithm)」,オプティカルソサエティオブアメリカ(Optical Society of America)(米国),Vol.1,No.6 1984年6月,p.612−619
However, when this TR method is applied to a high-resolution CT, a large subject can be scanned. However, in the case of a small subject, the scan time is longer than the RR method, which easily improves the mechanism accuracy in terms of image quality. There's a problem. In addition, there is a problem that a TR image reconstruction method for obtaining a three-dimensional image in one scan using a cone beam is not known.
JP 2001-330568 A JP 2002-219127 A JP-A-9-164133 L. A. Feldkamp, L.M. C. Davis, J.A. W. Kress, “Practical cone-beam algorithm”, Optical Society of America (USA), Vol. 1, No. 1 6 June 1984, p. 612-619

上記の課題を解決するため、本発明では、測定視野に収まらない大きな被検体の3次元画像をコーン状X線ビームを用いた簡単なスキャン方法で得ることを目的とする。   In order to solve the above problems, an object of the present invention is to obtain a large three-dimensional image of a subject that does not fit in the measurement visual field by a simple scanning method using a cone-shaped X-ray beam.

上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、放射線源により発生されて被検体を透過したコーン状放射線ビームを検出する2次元分解能の放射線検出器と、前記被検体と前記放射線ビームとに相対回転を与える回転手段と、この回転を行うRR方式でスキンされる間に、複数位置で前記放射線検出器に検出されて得られた複数の透過データから、前記被検体の3次元画像を再構成するコーンビームRR再構成手段と、前記被検体と前記放射線ビームとに相対平行移動を与える平行移動手段と、前記平行移動とステップ状の前記回転を繰り返すTR方式でスキャンされる間に、複数位置で前記放射線検出器に検出されて得られた複数の透過データから、前記被検体の3次元画像を再構成するコーンビームTR再構成手段とを具備し、前記コーンビームTR再構成手段は、前記2次元分解能の前記回転の軸方向位置m、直行方向位置n、平行移動位置t及び平行移動回数kで構成される前記透過データを対数変換して投影データに変換する対数変換機能と、前記変換された投影データに対し平行移動位置t方向に高周波強調フィルタ掛けするフィルタ機能と、高周波強調フィルタ掛けされた後に、軸方向位置m及び平行移動位置tで一組の面データである投影データを構成して、前記回転軸方向から見た逆投影角度が180°分となる全ての直行方向位置n及び平行移動回数kで前記一組の面データ毎に前記放射線ビームの焦点に向けて被検体を表す仮想3次元格子に対して3次元逆投影する逆投影機能とを有し、前記被検体の大きさに応じて、前記RR方式によるスキャンまたは前記TR方式によるスキャンを自由に選択して操作することが可能なことを要旨としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a two-dimensional resolution radiation detector that detects a cone-shaped radiation beam generated by a radiation source and transmitted through a subject, the subject, and the radiation beam. A three-dimensional image of the subject from a plurality of transmission data obtained by detection by the radiation detector at a plurality of positions while being skinned by an RR method for performing the rotation, While being scanned by the TR method that repeats the parallel movement and the stepwise rotation, the cone beam RR reconstructing means for reconstructing, the parallel moving means for giving a relative translation to the subject and the radiation beam, Cone beam TR reconstruction means for reconstructing a three-dimensional image of the subject from a plurality of transmission data obtained by being detected by the radiation detector at a plurality of positions, Nbimu TR reconstruction means, converts the axial position m of the rotating two-dimensional resolution, orthogonal direction position n, the transmission data by logarithmic transformation into projection data composed of a translational position t and translation number k A logarithmic conversion function, a filter function for applying a high-frequency emphasis filter to the converted projection data in the direction of the translation position t, and a set of the axial position m and the translation position t after being subjected to the high-frequency emphasis filter. and the projection data is the surface data, the radiation beam the each set of surface data in all orthogonal direction position n and translation of times k that backprojection angle viewed from the rotation axis direction is a 180 ° component A back projection function for performing three-dimensional back projection on a virtual three-dimensional lattice representing the subject toward the focal point of the object, and depending on the size of the subject, scanning by the RR method or The gist of the invention is that it is possible to freely select and operate the TR scan.

上記構成の請求項1にかかる本発明によれば、被検体の大きさに応じて、スキャンをRR方式またはTR方式のいずれか適当な方式を選択することができ、小さな被検体から大きな被検体まで、幅広い計測を行うことが可能である。   According to the first aspect of the present invention having the above-described configuration, it is possible to select either the RR method or the TR method for scanning according to the size of the subject. A wide range of measurements is possible.

また、請求項2記載の発明は、放射線源により発生されて被検体を透過したコーン状放射線ビームを検出する2次元分解能の放射線検出器と、前記被検体と前記放射線ビームとに相対回転を与える回転手段と、前記被検体と前記放射線ビームとに相対平行移動を与える平行移動手段と、前記平行移動とステップ状の前記回転とを繰り返すTRスキャンの間に、複数位置で前記放射線検出器に検出されて得られた複数の透過データから、前記被検体の3次元画像を再構成するコーンビームTR再構成手段とを具備し、前記コーンビームTR再構成手段は、前記2次元分解能の前記回転の軸方向位置m、直行方向位置n、平行移動位置t及び平行移動回数kで構成される前記透過データを対数変換して投影データに変換する対数変換機能と、前記変換された投影データに対し平行移動位置t方向に高周波強調フィルタ掛けするフィルタ機能と、高周波強調フィルタ掛けされた後に、軸方向位置m及び平行移動位置tで一組の面データである投影データを構成して、前記回転軸方向から見た逆投影角度が180°分となる全ての直行方向位置n及び平行移動回数kで前記一組の面データ毎に前記放射線ビームの焦点に向けて被検体を表す仮想3次元格子に対して3次元逆投影する逆投影機能とを有することを要旨としている。 According to a second aspect of the present invention, a radiation detector having a two-dimensional resolution that detects a cone-shaped radiation beam generated by a radiation source and transmitted through a subject, and a relative rotation is applied to the subject and the radiation beam. Detected by the radiation detector at a plurality of positions during a rotation scan, a translation device that gives a relative translation to the subject and the radiation beam, and a TR scan that repeats the translation and the stepwise rotation. Cone beam TR reconstructing means for reconstructing a three-dimensional image of the subject from a plurality of transmission data obtained in this manner, and the cone beam TR reconstructing means comprises the rotation of the two-dimensional resolution. a logarithmic conversion function for converting axial position m, orthogonal direction position n, the transmission data by logarithmic transformation into projection data composed of a translational position t and translation number k, the A filter function of multiplying the high-frequency emphasis filter in translation position t direction relative to the projection data conversion, after being frequency emphasis filter seat, the projection data is a set of surface data at an axial position m and translational position t The subject is directed toward the focal point of the radiation beam for each set of plane data at all the orthogonal direction positions n and the number of parallel movements k at which the back projection angle viewed from the rotation axis direction is 180 °. And a back projection function for performing a three-dimensional back projection on a virtual three-dimensional lattice representing the above.

上記構成の請求項にかかる発明によれば、放射線ビームに収まらない被検体に対しても、TR方式でスキャンをすることで、平行移動で被検体をカバーする透過データを得て、コーンビームTR再構成手段により3次元画像を得ることができる。 According to the invention according to claim 2 having the above-described configuration, transmission data covering the subject by translation is obtained by scanning the subject that does not fit in the radiation beam by the TR method, and the cone beam. A three-dimensional image can be obtained by the TR reconstruction means.

また、請求項記載の発明は、請求項1又は2に記載のコンピュータ断層撮影装置において、前記放射線ビームの焦点と前記回転軸間の距離であるFCDを変更するFCD変更手段を有することを要旨としている。 The invention according to claim 3 is the computer tomography apparatus according to claim 1 or 2 , further comprising FCD changing means for changing FCD which is a distance between the focal point of the radiation beam and the rotation axis. It is said.

上記構成の請求項にかかる発明によれば、被検体の大きさに合わせてFCDを変更することで、最適な幾何条件を設定することができ、高品質な3次元画像を得ることができる。 According to the invention of claim 3 having the above-described configuration, the optimum geometric condition can be set by changing the FCD according to the size of the subject, and a high-quality three-dimensional image can be obtained. .

また、請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1に記載のコンピュータ断層撮影装置において、前記放射線ビームの焦点と前記放射線検出器間の距離であるFDDを変更するFDD変更手段と、このFDDに応じて前記放射線ビームの広がり角θ0ステップ状の前記回転と平行移動の繰り返し回数を自動的に変更するTRスキャン制御手段と、を有することを特徴とすることを要旨としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the computed tomography apparatus according to any one of the first to third aspects, the FDD changing means changes an FDD that is a distance between the focal point of the radiation beam and the radiation detector. And TR scan control means for automatically changing the number of repetitions of the stepwise rotation and parallel movement of the radiation beam divergence angle θ 0 in accordance with the FDD. Yes.

上記構成の請求項にかかる発明によれば、被検体の大きさに合わせて最適な幾何条件を設定することができ、高品質な3次元画像を得ることができる。さらに、FDDを変えたときファン角θ0 の変化が自動設定され、自動的に繰り返し回数を決めるので、繰り返し回数の設定をする煩わしさを伴わずにFCD設定をすることができる。 According to the invention of claim 4 having the above-described configuration, it is possible to set an optimal geometric condition according to the size of the subject, and to obtain a high-quality three-dimensional image. Further, when the FDD is changed, the change in the fan angle .theta.0 is automatically set, and the number of repetitions is automatically determined. Therefore, the FCD can be set without the troublesomeness of setting the number of repetitions.

以上、説明したように本発明によれば、測定視野に収まらない大きな被検体の3次元画像をコーン状X線ビームを用いた簡単なスキャン方法で得ることのできるコンピュータ断層撮影装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, there is provided a computed tomography apparatus capable of obtaining a three-dimensional image of a large subject that does not fit in a measurement visual field by a simple scanning method using a cone-shaped X-ray beam. Can do.

以下に、図面を用いて本発明について説明する。   The present invention will be described below with reference to the drawings.

図1に示しているのは、本発明の実施例1にかかる高分解能型CT1を説明する構成図である。図1において(a)は平面図であり、(b)は正面図である。   FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a high resolution CT 1 according to the first embodiment of the present invention. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a front view.

本発明にかかる高分解能CT1は、X線管2、X線検出器3、支持フレーム4,5、支持台6、XY移動機構7、回転・昇降機構8、y方向移動機構9、x方向シフト機構10、機構制御部11、データ処理部12、入出力部13、X線制御部14及び高電圧発生器15を備えている。   The high-resolution CT 1 according to the present invention includes an X-ray tube 2, an X-ray detector 3, support frames 4 and 5, a support base 6, an XY movement mechanism 7, a rotation / lifting mechanism 8, a y-direction movement mechanism 9, and an x-direction shift. A mechanism 10, a mechanism control unit 11, a data processing unit 12, an input / output unit 13, an X-ray control unit 14, and a high voltage generator 15 are provided.

X線管2は、X線ビーム20を発生する機能を有し、発生するX線ビーム20の焦点Fが数μmのマイクロフォーカスX線管を用いている。X線検出器3には、2次元半導体光センサにシンチレータを接着したX線フラットパネルディテクタ(FPD)を用いて、X線管2から発生されたX線ビーム20のX線強度を検出する機能を有している。X線管2及びX線検出器3は、対向してそれぞれ支持フレーム4,5により支持されている。   The X-ray tube 2 has a function of generating an X-ray beam 20 and uses a microfocus X-ray tube having a focal point F of several μm. The X-ray detector 3 has a function of detecting the X-ray intensity of the X-ray beam 20 generated from the X-ray tube 2 using an X-ray flat panel detector (FPD) in which a scintillator is bonded to a two-dimensional semiconductor optical sensor. have. The X-ray tube 2 and the X-ray detector 3 are supported by the support frames 4 and 5 so as to face each other.

支持台6は、被検体21を載置するものであり、X線管2から発生されるX線ビーム20が支持台6上に載置される被検体21を透過して、X線検出器3により検出される。支持台6はXY移動機構7によりxy方向に移動(水平面内移動)可能である。   The support table 6 is used to place the subject 21, and the X-ray beam 20 generated from the X-ray tube 2 passes through the subject 21 placed on the support table 6 and is used as an X-ray detector. 3 is detected. The support base 6 can be moved in the xy direction (moving in a horizontal plane) by the XY moving mechanism 7.

被検体21は回転・昇降機構8でX線ビーム20内で、断面像の撮影面22に沿って回転されるとともに、撮影面22に直角にz方向に移動(昇降)される。XY移動機構7及び回転・昇降機構8によりXYz方向に移動させることで、回転中心Cと被検体21との位置関係が調整される。   The subject 21 is rotated within the X-ray beam 20 by the rotation / elevation mechanism 8 along the imaging surface 22 of the cross-sectional image, and is moved (elevated) in the z direction at right angles to the imaging surface 22. The positional relationship between the rotation center C and the subject 21 is adjusted by moving in the XYz directions by the XY movement mechanism 7 and the rotation / lifting mechanism 8.

支持台6は、回転軸23とともに、y方向移動機構9の操作により、X線ビーム20を横切るように、図1中のy方向に移動される。また、x方向シフト機構10によりX線管2とX線検出器3の間をx方向に移動され、これにより、撮影距離FCDが変更される。   The support base 6 is moved in the y direction in FIG. 1 so as to cross the X-ray beam 20 by operating the y direction moving mechanism 9 together with the rotating shaft 23. Further, the x-direction shift mechanism 10 moves the x-ray tube 2 and the x-ray detector 3 in the x direction, thereby changing the imaging distance FCD.

機構制御部11は、これらのXY移動機構7、回転・昇降機構8、y方向移動機構9及びx方向シフト機構10に対する操作を制御している。回転中心Cは、y方向の移動により、X線ビーム20の中央になるように調整される。   The mechanism control unit 11 controls operations on the XY movement mechanism 7, the rotation / lifting mechanism 8, the y-direction movement mechanism 9, and the x-direction shift mechanism 10. The rotation center C is adjusted to be the center of the X-ray beam 20 by movement in the y direction.

ここで、スキャン領域Aは、回転軸23を中心とし、回転中に測定されるX線ビーム20に包含される円筒領域であり、RR方式によるスキャンにおいて、無理なく再構成ができる十分なデータが収集される領域である。また、スキャン領域Bは、回転軸23を中心として直径は任意に設定でき、回転軸方向がX線ビーム20に包含される円筒領域であり、TR方式によるスキャンにおいて、無理なく再構成ができる十分なデータが収集される領域である。   Here, the scan area A is a cylindrical area that is included in the X-ray beam 20 measured around the rotation axis with the rotation axis 23 as the center, and sufficient data that can be reconstructed without difficulty in scanning by the RR method. The area to be collected. The scan area B is a cylindrical area in which the diameter can be arbitrarily set around the rotation axis 23 and the rotation axis direction is included in the X-ray beam 20, and can be reconfigured without difficulty in scanning by the TR method. This is an area where various data is collected.

データ処理部12は、X線検出器3で検出されたX線強度から、透過画像を構成するための処理を行う機能や、透過画像から3次元画像を再構成する機能を有し、また、スキャンのシーケンスや3次元画像(断面像)を再構成するソフトウェア等が記憶されている。このデータ処理部12からの操作指令により、機構制御部11で操作が行われる。データ処理部12はRR方式及びTR方式のスキャンを行うために、ソフトウェアの機能ブロックとして、スキャンを制御するRRスキャン部12a、TRスキャン部12c、3次元画像(断面像)を作成するRR再構成部12b、TR再構成部12dを有している。   The data processing unit 12 has a function of performing processing for constructing a transmission image from the X-ray intensity detected by the X-ray detector 3 and a function of reconstructing a three-dimensional image from the transmission image. Software for reconstructing a scan sequence, a three-dimensional image (cross-sectional image), and the like are stored. In response to an operation command from the data processing unit 12, the mechanism control unit 11 performs an operation. The data processing unit 12 performs RR scanning and TR scanning, and RR reconstruction that creates a three-dimensional image (cross-sectional image) as an RR scanning unit 12a, TR scanning unit 12c that controls scanning, as software functional blocks Part 12b and TR reconstructing part 12d.

また、入出力部13は、高分解能CT1を操作するための様々な操作指示を入力する機能や、データ処理部12で処理された処理結果を出力する機能を有している。たとえば、マウスやキーボードにより入力が行われ、ディスプレイ等に対して出力される。   Further, the input / output unit 13 has a function of inputting various operation instructions for operating the high resolution CT 1 and a function of outputting a processing result processed by the data processing unit 12. For example, input is performed using a mouse or a keyboard, and the result is output to a display or the like.

データ処理部12と入出力部13は通常のコンピュータであり、CPU、メモリ、ディスク、キーボード、インターフェース等で構成される。操作者は入出力部13を用いて、メニュー選択や条件設定、機構部手動操作、スキャンの開始、装置のステータス読み取りなどを行う。また、入出力部13では、操作により得られた3次元画像(断面像)の表示などを行う。   The data processing unit 12 and the input / output unit 13 are ordinary computers and include a CPU, a memory, a disk, a keyboard, an interface, and the like. The operator uses the input / output unit 13 to perform menu selection, condition setting, manual operation of the mechanism unit, start of scanning, status reading of the apparatus, and the like. The input / output unit 13 displays a three-dimensional image (cross-sectional image) obtained by the operation.

X線制御部14は、高電圧を発生する高電圧発生器15と接続され、X線管2の管電圧、管電流を制御する機能を有している。また、図示は省略しているが、X線管2、X線検出器3及び被検体21を含む部分を収納するX線の遮蔽箱がある。   The X-ray control unit 14 is connected to a high voltage generator 15 that generates a high voltage, and has a function of controlling the tube voltage and tube current of the X-ray tube 2. Although not shown, there is an X-ray shielding box that houses a portion including the X-ray tube 2, the X-ray detector 3, and the subject 21.

管電圧及び管電流は被検体21に合わせて自在に変えることができる。x方向シフト機構10、y方向移動機構9等には、図示していないエンコーダが取付けられており、FCD値、FDD値、y値等が読み取られ、それぞれ機構制御部11を介してデータ処理部12に入力される。   The tube voltage and tube current can be freely changed according to the subject 21. An encoder (not shown) is attached to the x-direction shift mechanism 10, the y-direction movement mechanism 9, etc., and FCD value, FDD value, y value, etc. are read, and the data processing unit is respectively connected via the mechanism control unit 11. 12 is input.

この、発明にかかる実施例1の高分解能CTの処理の流れを説明する。まず、操作者によりマウスやキーボードなどの入出力部13からスキャンの方式が選択入力されると、データ処理部12では、選択された操作指示の入力に従いRR方式によるスキャン、あるいは、TR方式によるスキャンが開始される。   The flow of the high-resolution CT processing according to the first embodiment of the present invention will be described. First, when a scanning method is selected and input from the input / output unit 13 such as a mouse or a keyboard by the operator, the data processing unit 12 scans by the RR method or the TR method according to the input of the selected operation instruction. Is started.

なお、以下の実施例でいう「透過画像」、「検出強度」及び「投影データ」は、処理段階での名称付けであり、特許請求の範囲で記載した「透過データ」に含まれる。   Note that “transmission image”, “detection intensity”, and “projection data” in the following examples are names at the processing stage, and are included in “transmission data” described in the claims.

<RR方式によるスキャンを行った際の処理>
まず、スキャンの方法として、RR方式が選択された場合の処理の流れについて説明する。一般的に、このRR方式は比較的小さい被検体21を測定する場合に用いられる方法である。操作者はまず、被検体21を支持台6上に載置して、x方向シフト機構10を操作することで、FCD及びFDDを設定する。その後、XY移動機構7を操作して、被検体21がスキャン領域A内に入るように設定する。
<Process when scanning by RR method>
First, the flow of processing when the RR method is selected as the scanning method will be described. Generally, this RR method is a method used when measuring a relatively small subject 21. The operator first sets the FCD and FDD by placing the subject 21 on the support base 6 and operating the x-direction shift mechanism 10. Thereafter, the XY movement mechanism 7 is operated so that the subject 21 enters the scan area A.

図1に示す例では、説明の都合上、被検体21はスキャン領域Aからはみ出るように描かれている。しかし、通常は画質が低下しないように、スキャン領域Aから被検体21がはみ出さないように載置する。   In the example shown in FIG. 1, the subject 21 is drawn so as to protrude from the scan area A for convenience of explanation. However, the subject 21 is usually placed so that the subject 21 does not protrude from the scan area A so that the image quality does not deteriorate.

スキャンが開始されると、データ処理部12はRRスキャン部12aがスキャンを制御し、RR再構成部12bが、X線検出器3で得られた透過画像からスキャン領域Aの3次元画像を再構成する。   When the scan is started, the data processing unit 12 controls the scan by the RR scan unit 12a, and the RR reconstruction unit 12b reconstructs the three-dimensional image of the scan area A from the transmission image obtained by the X-ray detector 3. Constitute.

RR方式によるスキャンは、回転軸23に対する回転動作のみで行われ、スキャン領域Aの3次元画像が得られる。この場合の画像の再構成は非特許文献1に記載のFeldkamp et al.の方法で行われる。この画像再構成の方法について、図2及び図3を参照して概略を説明する。   The scan by the RR method is performed only by the rotation operation with respect to the rotation shaft 23, and a three-dimensional image of the scan area A is obtained. Image reconstruction in this case is described in Feldkamp et al. It is done by the method. An outline of the image reconstruction method will be described with reference to FIGS.

図2に示すフローチャートは、コーンビームを利用したRR方式の画像再構成処理の流れを説明する図である。また、図3に示すのは、この場合の逆投影について説明する図である。ここでは、x´,y´,z´は被検体21に固定した座標で回転軸23をz´軸としている。ここで、X線検出器3によって得られたX線強度から生成される透過データは測定領域30の回転軸方向位置m、直交方向位置n及び回転位置φにより、透過データI(m,n,φ)として記述される。   The flowchart shown in FIG. 2 is a diagram for explaining the flow of RR image reconstruction processing using cone beams. FIG. 3 is a diagram for explaining back projection in this case. Here, x ′, y ′, and z ′ are coordinates fixed to the subject 21, and the rotation axis 23 is the z ′ axis. Here, the transmission data generated from the X-ray intensity obtained by the X-ray detector 3 is transmitted by the transmission data I (m, n, φ).

まず、透過データI(m,n,φ)は対数変換により、投影データP(m,n,φ)に変換される(S11)。この対数変換については、通常CTで用いられている方法であるため、説明は省略する。次に、求められた投影データP(m,n,φ)に対して、直交方向(n方向)に高周波強調フィルタ掛けをする(S12)。このフィルタは、一般的にCTで用いられているフィルタと同様の|ω|フィルタである。   First, the transmission data I (m, n, φ) is converted into projection data P (m, n, φ) by logarithmic conversion (S11). Since this logarithmic conversion is a method usually used in CT, description thereof is omitted. Next, the obtained projection data P (m, n, φ) is subjected to high-frequency emphasis filtering in the orthogonal direction (n direction) (S12). This filter is a | ω | filter similar to the filter generally used in CT.

高周波強調フィルタが掛けられた後、図3に示しているように、投影データを、回転軸方向位置m及び直交方向位置nで記述される一組の面データである投影データP(m,n)として、焦点Fに向けて被検体21を表す仮想3次元格子に対し3次元逆投影する(S13)。すなわち、全ての格子点Gに対し、対応する測定領域30上の点GPのデータを足し込む。この逆投影をφの1回転分行うと、被検体21のスキャン領域Aの3次元画像が得られる。 After the high frequency enhancement filter is applied, as shown in FIG. 3, the projection data is converted into projection data P (m, n) which is a set of plane data described by the rotation axis direction position m and the orthogonal direction position n. ), Three-dimensional backprojection is performed on the virtual three-dimensional lattice representing the subject 21 toward the focal point F (S13). That is, the data of the point GP on the corresponding measurement region 30 is added to all the grid points G. When this back projection is performed for one rotation of φ, a three-dimensional image of the scan area A of the subject 21 is obtained.

このようにしてRR再構成部12bにおいて再構成された被検体21の3次元画像が、ディスプレイ等の入出力部13において表示される。   The three-dimensional image of the subject 21 reconstructed in this way by the RR reconstruction unit 12b is displayed on the input / output unit 13 such as a display.

<TRスキャン方式>
次に、スキャンの方法として、TR方式が選択された場合の処理の流れについて説明する。操作者はまず、RRスキャンのときと同様に、被検体21を支持台6上に載置する。続いて、x方向シフト機構10を操作することで、FCD及びFDDを設定する。FCD及びFDDが設定されると、XY移動機構7の操作により、被検体21の中央を回転軸23に合わせる。その後、スキャン領域Bを設定する。スキャン領域Bの設定は、例えばスキャン領域Bの直径をmm値で入力することで行われる。
<TR scan method>
Next, the flow of processing when the TR method is selected as the scanning method will be described. First, the operator places the subject 21 on the support base 6 in the same manner as in the RR scan. Subsequently, by operating the x-direction shift mechanism 10, FCD and FDD are set. When FCD and FDD are set, the center of the subject 21 is aligned with the rotation axis 23 by operating the XY movement mechanism 7. Thereafter, the scan area B is set. The setting of the scan area B is performed, for example, by inputting the diameter of the scan area B as a mm value.

スキャン領域Bの設定後にスキャン操作の指示がされると、TRスキャン部12cの操作によりスキャンが開始される。このとき、FDDによりX線ビーム20の広がり角であるファン角θ0 が変化する。この変化に対応するために、スキャンが開始される前にはTRスキャン部12cによりファン角θ0 に合わせてトランスレート回数Kが自動的に設定される。具体的にトランスレート回数Kは、
K・θ0>πとなる最小の整数K
として求められる。
When a scan operation instruction is given after setting the scan region B, the scan is started by the operation of the TR scan unit 12c. At this time, the fan angle θ 0 that is the spread angle of the X-ray beam 20 is changed by FDD. In order to cope with this change, the number of times of translation K is automatically set in accordance with the fan angle θ 0 by the TR scanning unit 12c before the scan is started. Specifically, the translation count K is
Minimum integer K such that K · θ 0 > π
As required.

その後、TRスキャン部12cがスキャンを制御し、スキャンが開始される。スキャンはよく知られているTR方式と同様に、y方向移動(トランスレート動作)と回転軸23に対するファン角θ0 のステップ回転とを繰り返してここですべてのy方向移動は任意設定したスキャン領域Bの直径をX線ビーム20が完全に横切るように行われ、K回のy移動でスキャンが終了する。 Thereafter, the TR scanning unit 12c controls scanning, and scanning is started. As in the well-known TR method, scanning is performed by repeating y-direction movement (translation operation) and step rotation of the fan angle θ 0 with respect to the rotating shaft 23. The scanning is performed so that the X-ray beam 20 completely traverses the diameter of B, and the scanning is completed after K times of y movement.

次に、スキャン操作によりX線検出器3で得られた透過データに基づき、TR再構成部12dにおいてスキャン領域Bの被検体21の3次元画像が再構成される。   Next, based on the transmission data obtained by the X-ray detector 3 by the scanning operation, a three-dimensional image of the subject 21 in the scan region B is reconstructed by the TR reconstruction unit 12d.

この画像再構成の方法について、図4及び図5を参照して概略を説明する。図4に示すフローチャートは、コーンビームを利用したTR方式の画像再構成処理の流れを説明する図である。また、図5に示すのは、この場合の逆投影について説明する図である。ここでは、x´,y´,z´は被検体に固定した座標で回転軸23をz´軸としている。   The outline of this image reconstruction method will be described with reference to FIGS. The flowchart shown in FIG. 4 is a diagram for explaining the flow of TR image reconstruction processing using cone beams. FIG. 5 is a diagram for explaining back projection in this case. Here, x ′, y ′, and z ′ are coordinates fixed to the subject, and the rotation axis 23 is the z ′ axis.

X線検出器3で検出されるX線強度から生成される透過データはX線検出器3の測定領域30の回転軸方向位置m、直交方向位置n、y方向移動位置t、y方向移動回数であるトランスレート回数kにより、透過データI(m,n,t,k)として記述される。   The transmission data generated from the X-ray intensity detected by the X-ray detector 3 is the rotation axis direction position m, the orthogonal direction position n, the y direction movement position t, and the y direction movement number of the measurement region 30 of the X-ray detector 3. Is described as transparent data I (m, n, t, k).

まず、X線強度に比例した検出強度である透過データI(m,n,t,k)を対数変換して投影データP(m,n,t,k)に変換する(S21)。その後、この投影データP(m,n,t,k)に対してt方向に高周波強調フィルタをかける(S22)。このフィルタは一般的にCTで使用されている|ω|フィルタである。対数変換と高周波強調フィルタに関しては従来と同様の技術であるため、説明を省略する。   First, transmission data I (m, n, t, k), which is a detection intensity proportional to the X-ray intensity, is logarithmically converted into projection data P (m, n, t, k) (S21). Thereafter, a high frequency enhancement filter is applied to the projection data P (m, n, t, k) in the t direction (S22). This filter is a | ω | filter generally used in CT. Since the logarithmic conversion and the high frequency emphasis filter are the same techniques as those in the prior art, the description is omitted.

高周波強調フィルタがかかられると、その後、図5に示しているように、投影データを回転軸方向位置m及びy方向移動位置tで記述される一組の面データである投影データP(m,t)として、焦点Fに向けて被検体21を表す仮想3次元格子に対し3次元逆投影する(S23)。このときの焦点Fはy方向移動位置tによって移動する(F奇跡33)ので、回転軸23方向から見ると逆投影方向は平行でy´軸に対し角ψをなす。ここで、ψは直交方向位置n及びトランスレート回数kにより決定される角度である。また、逆投影とは、全ての格子点Gに対し、対応するmt面34上の点GP のデータを足し込むことである。なお、GP は一般にデータ点に一致しないので(近傍の4点による)補間計算を行う。この逆投影を全ての直交方向位置n、トランスレート回数k(ψの180°分)で行うと、被検体21のスキャン領域Bの3次元画像が得られる。 When the high-frequency emphasis filter is applied, as shown in FIG. 5, the projection data P (m) is a set of plane data described by the rotation axis direction position m and the y-direction movement position t. , T), three-dimensional backprojection is performed on the virtual three-dimensional lattice representing the subject 21 toward the focal point F (S23). At this time, the focal point F moves according to the y-direction moving position t (F miracle 33). Therefore, when viewed from the direction of the rotation axis 23, the backprojection direction is parallel and forms an angle ψ with respect to the y ′ axis. Here, ψ is an angle determined by the orthogonal position n and the number of translations k. Further, the back projection is to add the data of the corresponding point GP on the mt plane 34 to all the lattice points G. Note that G P generally does not coincide with the data point, so interpolation calculation is performed (by the neighboring four points). When this back projection is performed at all orthogonal position n and the number of translations k (for 180 ° of ψ), a three-dimensional image of the scan region B of the subject 21 is obtained.

このようにしてTR再構成部12dにおいて画像再構成がされた被検体21の3次元画像は、ディスプレイ等の入出力部13に表示される。   The three-dimensional image of the subject 21 whose image has been reconstructed in this way by the TR reconstruction unit 12d is displayed on the input / output unit 13 such as a display.

なお、FCD及びFDDの選び方としては、上述したRR方式、TR方式ともに拡大率を上げるようにすると分解能が上がって好ましいが、スキャン領域の厚さは小さくなる。また、同一拡大率のときには、FCDをなるべく小さくしたほうがノイズの少ない画像ができるが、被検体と機構との干渉が生じる。そのため、実際は、このようなことを考慮して、被検体や検査目的に合わせて幾何設定を行う。   As a method of selecting FCD and FDD, it is preferable to increase the enlargement ratio in both the above-described RR method and TR method, but the resolution is improved, but the thickness of the scan region is reduced. Further, when the magnification is the same, an image with less noise can be obtained by reducing the FCD as much as possible, but interference between the subject and the mechanism occurs. Therefore, in practice, the geometric setting is performed according to the subject and the examination purpose in consideration of such a situation.

このような実施例1に係る本発明によれば、一台のCTでTRスキャン方式とRRスキャン方式を切り換えて使用することができるので、小大問わず、様々な被検体の測定が可能である。   According to the present invention according to the first embodiment, since a single CT can be used by switching between the TR scan method and the RR scan method, various subjects can be measured regardless of the size. is there.

例えばTRスキャン方式を選択することで、測定視野に収まらない大きな被検体の場合でも、簡易に3次元画像を得ることが可能となる。また、RRスキャン方式を選択することで、測定視野に収まる小さな被検体の場合には、回転のみをすることによりスキャンを行うことができ、スキャン時間を短縮することができると共に、機構精度をあげることができ、高品質な3次元画像を得ること可能となる。   For example, by selecting the TR scan method, it is possible to easily obtain a three-dimensional image even for a large subject that does not fit in the measurement visual field. In addition, by selecting the RR scan method, in the case of a small subject that can be accommodated in the measurement field of view, it is possible to perform the scan only by rotating, thereby reducing the scan time and improving the mechanism accuracy. It is possible to obtain a high-quality three-dimensional image.

また、FCDやFDD等が可変なので、被検体に合わせて拡大率などの最適な幾何条件を設定でき、高品質な3次元画像を得ることが可能である。   In addition, since FCD, FDD, and the like are variable, it is possible to set an optimal geometric condition such as an enlargement ratio in accordance with the subject, and a high-quality three-dimensional image can be obtained.

さらに、2次元検出器を用いているので、透過画像も容易に得ることができる。   Furthermore, since a two-dimensional detector is used, a transmission image can be easily obtained.

また、TRスキャンにおいて、FDDの変化に伴うファン角θ0 の変化を自動設定することで、自動的にトランスレート回数Kが決定されるので、トランスレート回数Kの変更を必要とせず、煩わしさ無くFDD設定をすることができる。 Further, in the TR scan, the number of translations K is automatically determined by automatically setting the change in the fan angle θ 0 accompanying the change in the FDD. Therefore, it is not necessary to change the number of translations K, which is bothersome. FDD can be set without any changes.

上述した本発明のTR方式でスキャンを行った場合の画像再構成について、ψについてπを超える重複するデータを用いて再構成することも可能である。この場合には、収集データ範囲K・θ0 の端部の重複部を用いるが、重複部が少ない場合はトランスレートを1回分追加してもよい。そして、得られた投影データP(m,t,ψ)に対して、図6に示すようなウエイトW(ψ)をかけて逆投影するようにする。 Regarding the image reconstruction when scanning is performed by the above-described TR method of the present invention, it is also possible to reconstruct using ψ with overlapping data exceeding π. In this case, an overlapping portion at the end of the collected data range K · θ 0 is used. However, when there are few overlapping portions, one translation may be added. Then, the obtained projection data P (m, t, ψ) is back-projected by applying a weight W (ψ) as shown in FIG.

W(ψ)は、図6(a)に示すように、前端と後端の重複区間2・αで0から1に直線的に変化する傾斜部を持つウエイトである。このウエイトは、ψの前端で0から1に、後端で1から0に滑らかに移行し、かつW(ψ)+W(ψ+π)=1となればよく、図6(b)のウエイトW´(ψ)のように、曲線にしてもよい。このウエイト掛けにより、データ範囲の両端部のデータ継ぎ目によるアーティファクトを軽減することができ、コーンビームによるTR方式でスキャンを行った場合における画像再構成を完全なものとすることができる。なお、このウエイト掛けはフィルタ掛けの前でも後でもよい。   As shown in FIG. 6A, W (ψ) is a weight having an inclined portion that linearly changes from 0 to 1 in the overlapping section 2 · α at the front end and the rear end. This weight should be smoothly shifted from 0 to 1 at the front end of ψ, and from 1 to 0 at the rear end, and W (ψ) + W (ψ + π) = 1, and the weight W ′ in FIG. A curve may be formed as in (ψ). By this weighting, artifacts due to data seams at both ends of the data range can be reduced, and image reconstruction can be completed when scanning is performed using the cone beam TR method. This weighting may be performed before or after filtering.

上述したTR方式の画像再構成の説明では省略されているが、通常、投影データP(m,n,t,k)は、逆投影前にn方向に束ねることで平均化しそのデータ数を減している。このように束ねることで、ψに対する逆投影数を減らすことができ、再構成を高速にすることが可能となる。   Although omitted in the description of the above-described TR image reconstruction, normally, the projection data P (m, n, t, k) is averaged by bundling in the n direction before back projection to reduce the number of data. is doing. By bundling in this way, the number of back projections with respect to ψ can be reduced, and reconstruction can be performed at high speed.

また、束ねなしで使用した場合には、TR方式のスキャンの場合には、ψの方向数が過剰ぎみになることも束ねる理由である。再構成の3次元格子ピッチの設定を粗くする場合、それに応じて回転軸方向位置m、直交方向位置n及びY方向移動位置tの各方向を束ねることもある。なお、束ねは対数変換の前に行ってもよい。   In addition, when used without bundling, the number of directions in ψ becomes excessive in the case of TR scan. When the setting of the three-dimensional lattice pitch for reconstruction is made coarse, the respective directions of the rotational axis direction position m, the orthogonal direction position n, and the Y direction movement position t may be bundled accordingly. Bundling may be performed before logarithmic conversion.

さらに、RR方式のスキャン及びTR方式のスキャンともに、昇降位置を変えて複数回スキャンしてそれぞれ得られた3次元画像をz方向に繋げて広い3次元画像を得ることが可能である。この時、3次元画像を重複させて位置誤差をフィティングにより調整することもでき、また、重複部をウエイト付平均して滑らかに繋がる3次元画像を作ることもできる。   Furthermore, in both the RR scan and the TR scan, it is possible to obtain a wide three-dimensional image by connecting the three-dimensional images obtained by scanning a plurality of times while changing the lift position in the z direction. At this time, the three-dimensional images can be overlapped to adjust the position error by fitting, and the overlapping portions can be averaged with weights to create a three-dimensional image that is smoothly connected.

上述したTR方式のスキャンは、180°方向の透過データから3次元画像を得るハーフスキャンであったが、360°のフルスキャンや、720°のダブルフルスキャンなどを用いてもよいことは容易に理解できる。これらのスキャンについては、特開平11−108857号公報で公知である。この場合は、逆投影をψについて、それぞれ360°、720°行えばよい。ダブルフルスキャンの場合は、360°離れた面データP(m,t)同士を平均して360°分の面データP(m,t)とした後、逆投影しても同じことである。   The TR scan described above is a half scan for obtaining a three-dimensional image from 180 ° transmission data, but it is easy to use a 360 ° full scan, a 720 ° double full scan, or the like. Understandable. These scans are known from JP-A-11-108857. In this case, back projection may be performed 360 ° and 720 ° with respect to ψ. In the case of the double full scan, the surface data P (m, t) separated by 360 ° is averaged to obtain surface data P (m, t) for 360 ° and then backprojected.

また、RR方式のスキャンは、通常スキャン(360°回転)でなく、公知であるハーフスキャン(180°+ファン角回転)、オーバースキャン(360°+α回転)、ヘリカルスキャン(螺旋回転)やオフセットスキャン(中央ずらし)でもよいことは容易に理解できる。   The RR scan is not a normal scan (360 ° rotation), but a known half scan (180 ° + fan angle rotation), overscan (360 ° + α rotation), helical scan (spiral rotation), and offset scan. It can be easily understood that (center shift) may be used.

TR方式のスキャンのみに制限して(TR専用として)使用した場合でも、測定視野に収まらない大きな範囲の3次元画像を得ることが可能である。   Even when used only for TR scanning (only for TR), it is possible to obtain a large range of three-dimensional images that do not fit in the measurement field of view.

また、マイクロフォーカスX線管を用いていることを上述したが、マイクロフォーカスX線に限られるものではない。   Moreover, although the use of a microfocus X-ray tube has been described above, the present invention is not limited to microfocus X-rays.

さらに、上記の説明では、放射線としてX線を用いているが、これに限られることはなく、他の透過性放射線でもよいことは明らかである。   Furthermore, in the above description, X-rays are used as radiation. However, the present invention is not limited to this, and it is obvious that other transmissive radiation may be used.

また、2次元のX線検出器としてFPDを用いて上述したが、当然、FPDに限られるものではない。   Moreover, although it mentioned above using FPD as a two-dimensional X-ray detector, naturally it is not restricted to FPD.

変形例Modified example

CTの各機構の動作は、実施例1で説明される動作と相対的に等価であれば、他の機構方式に対しても本発明を適用することができる。例えば、実施例1に記載される方法では、回転は被検体21側を回転させることにより、行っている。しかし、被検体21側を回転させるのではなく、X線管2とX線検出器3を一体として回転させても同じことである。また、y方向移動も同様にX線管2とX線検出器3を一体として移動させても同様である。   If the operation of each mechanism of CT is relatively equivalent to the operation described in the first embodiment, the present invention can be applied to other mechanism systems. For example, in the method described in the first embodiment, the rotation is performed by rotating the subject 21 side. However, the same thing can be said even if the X-ray tube 2 and the X-ray detector 3 are rotated together instead of rotating the subject 21 side. Similarly, the movement in the y direction is the same when the X-ray tube 2 and the X-ray detector 3 are moved together.

図7に示すのは、本発明にかかる一変形例である高分解能CT50の一部を説明する構成図である。この図7に示す高分解能CT50は、X線管51、X線検出器52、x方向シフト機構53、y方向移動機構54、回転機構55、フロア56及びXYZ機構57を備えている。   FIG. 7 is a configuration diagram for explaining a part of a high-resolution CT50 which is a modification according to the present invention. The high-resolution CT 50 shown in FIG. 7 includes an X-ray tube 51, an X-ray detector 52, an x-direction shift mechanism 53, a y-direction movement mechanism 54, a rotation mechanism 55, a floor 56, and an XYZ mechanism 57.

X線管51及びX線検出器52は、x方向シフト機構53に対向して備えられている。また、x方向シフト機構53はy方向移動機構54のy方向移動上に備えられている。さらに、y方向移動機構54は回転機構55の回転上に備えられている。また、回転機構55は図示しない支持部で、フロア56より支持されている。なお、y方向は紙面に垂直の方向である。また、フロア56上の回転軸60下には、XYZ機構57が備えられている。   The X-ray tube 51 and the X-ray detector 52 are provided to face the x-direction shift mechanism 53. The x-direction shift mechanism 53 is provided on the y-direction movement of the y-direction movement mechanism 54. Further, the y-direction moving mechanism 54 is provided on the rotation of the rotating mechanism 55. The rotation mechanism 55 is supported by the floor 56 by a support portion (not shown). The y direction is a direction perpendicular to the paper surface. An XYZ mechanism 57 is provided below the rotary shaft 60 on the floor 56.

被検体61は、XYZ機構57によりフロア56上で支持されており、X線ビーム62に対しXYZ方向の3方向に移動させることができる。その動作に関して詳細は説明しないが、図7で示す高分解能CT50についても実施例1で説明した場合と同様にRR方式またはTR方式のスキャンがされて画像再構成を行い、3次元画像を得ることが可能である。   The subject 61 is supported on the floor 56 by the XYZ mechanism 57 and can be moved in three directions in the XYZ directions with respect to the X-ray beam 62. Although details of the operation are not described, the high-resolution CT50 shown in FIG. 7 is also scanned in the RR method or the TR method in the same manner as described in the first embodiment, and image reconstruction is performed to obtain a three-dimensional image. Is possible.

本発明にかかる一実施例のCTの構成図。The block diagram of CT of one Example concerning this invention. コーンビームを利用したRR方式の画像再構成処理の流れを説明する図。The figure explaining the flow of the image reconstruction process of the RR system using a cone beam. コーンビームを利用したRR方式の画像再構成処理における逆投影について説明する図。The figure explaining the back projection in the RR system image reconstruction process using a cone beam. コーンビームを利用したTR方式の画像再構成処理の流れを説明する図。The figure explaining the flow of the image reconstruction process of TR system using a cone beam. コーンビームを利用したTR方式の画像再構成処理における逆投影について説明する図。The figure explaining the back projection in the image reconstruction process of TR system using a cone beam. コーンビームを利用したTR方式の画像再構成におけるウエイトを説明する図。The figure explaining the weight in the image reconstruction of TR system using a cone beam. 本発明にかかる他の実施例のCTの構成図。The block diagram of CT of the other Example concerning this invention. 一般的な高分解能CTの簡単な構成図。A simple configuration diagram of a general high-resolution CT.

符号の説明Explanation of symbols

1…CT、2…X線管、3…X線検出器、4,5…支持フレーム、6…支持台、7…XY移動機構、8…回転・昇降機構、9…y方向移動機構、10…x方向シフト機構、11…機構制御部、12…データ処理部、12a…RRスキャン部、12b…RR再構成部、12c…TRスキャン部、12d…TR再構成部、13…入出力部、14…X線制御部、15…高電圧発生器、20…X線ビーム、21…被検体、22…撮影面、23…回転軸、30…測定領域、33…F奇跡、34…mt面、50…CT、51…X線管、52…X線検出器、53…x方向シフト機構、54…y方向移動機構、55…回転機構、56…フロア、57…XYZ機構、60…回転軸、61…被検体、62…X線ビーム、100…CT、101…X線管、102…X線検出器、103…回転テーブル、104…X線ビーム、105…被検体、106…測定領域

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CT, 2 ... X-ray tube, 3 ... X-ray detector, 4, 5 ... Support frame, 6 ... Support stand, 7 ... XY moving mechanism, 8 ... Rotation / lifting mechanism, 9 ... Y direction moving mechanism, 10 ... x-direction shift mechanism, 11 ... mechanism control unit, 12 ... data processing unit, 12a ... RR scan unit, 12b ... RR reconstruction unit, 12c ... TR scan unit, 12d ... TR reconstruction unit, 13 ... input / output unit, DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... X-ray control part, 15 ... High voltage generator, 20 ... X-ray beam, 21 ... Subject, 22 ... Imaging surface, 23 ... Rotating axis, 30 ... Measurement area, 33 ... F miracle, 34 ... mt surface, 50 ... CT, 51 ... X-ray tube, 52 ... X-ray detector, 53 ... x-direction shift mechanism, 54 ... y-direction movement mechanism, 55 ... rotation mechanism, 56 ... floor, 57 ... XYZ mechanism, 60 ... rotation shaft, 61 ... Subject, 62 ... X-ray beam, 100 ... CT, 101 ... X-ray tube, 102 ... X Detector, 103 ... rotary table, 104 ... X-ray beam, 105 ... object, 106 ... measured region

Claims (4)

放射線源により発生されて被検体を透過したコーン状放射線ビームを検出する2次元分解能の放射線検出器と、
前記被検体と前記放射線ビームとに相対回転を与える回転手段と、
この回転を行うRR方式でスキンされる間に、複数位置で前記放射線検出器に検出されて得られた複数の透過データから、前記被検体の3次元画像を再構成するコーンビームRR再構成手段と、
前記被検体と前記放射線ビームとに相対平行移動を与える平行移動手段と、
前記平行移動とステップ状の前記回転を繰り返すTR方式でスキャンされる間に、複数位置で前記放射線検出器に検出されて得られた複数の透過データから、前記被検体の3次元画像を再構成するコーンビームTR再構成手段とを具備し、
前記コーンビームTR再構成手段は、前記2次元分解能の前記回転の軸方向位置m、直行方向位置n、平行移動位置t及び平行移動回数kで構成される前記透過データを対数変換して投影データに変換する対数変換機能と、前記変換された投影データに対し平行移動位置t方向に高周波強調フィルタ掛けするフィルタ機能と、高周波強調フィルタ掛けされた後に、軸方向位置m及び平行移動位置tで一組の面データである投影データを構成して、前記回転軸方向から見た逆投影角度が180°分となる全ての直行方向位置n及び平行移動回数kで前記一組の面データ毎に前記放射線ビームの焦点に向けて被検体を表す仮想3次元格子に対して3次元逆投影する逆投影機能とを有し、
前記被検体の大きさに応じて、前記RR方式によるスキャンまたは前記TR方式によるスキャンを自由に選択して操作することが可能なことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
A radiation detector having a two-dimensional resolution for detecting a cone-shaped radiation beam generated by a radiation source and transmitted through a subject;
Rotating means for providing relative rotation between the subject and the radiation beam;
Cone beam RR reconstruction means for reconstructing a three-dimensional image of the subject from a plurality of transmission data obtained by being detected by the radiation detector at a plurality of positions while being skinned by the RR method for performing this rotation. When,
Translation means for providing a relative translation between the subject and the radiation beam;
While scanning by the TR method that repeats the parallel movement and the stepwise rotation, a three-dimensional image of the subject is reconstructed from a plurality of transmission data obtained by being detected by the radiation detector at a plurality of positions. Cone beam TR reconfiguring means
The cone beam TR reconstructing means logarithmically converts the transmission data composed of the rotational axial position m, the orthogonal direction position n, the parallel movement position t, and the number of parallel movements k of the two-dimensional resolution to obtain projection data. A logarithmic conversion function for converting the converted projection data, a filter function for applying a high-frequency emphasis filter to the converted projection data in the direction of the parallel movement position t, and an axial position m and a parallel movement position t after applying the high-frequency emphasis filter. A set of projection data , which is a set of plane data, is formed for each set of plane data at all the orthogonal direction positions n and the number of parallel movements k at which the back projection angle viewed from the rotation axis direction is 180 °. A backprojection function for three-dimensional backprojection onto a virtual three-dimensional lattice representing the subject toward the focal point of the radiation beam;
A computed tomography apparatus capable of freely selecting and operating the RR scan or the TR scan according to the size of the subject.
放射線源により発生されて被検体を透過したコーン状放射線ビームを検出する2次元分解能の放射線検出器と、
前記被検体と前記放射線ビームとに相対回転を与える回転手段と、
前記被検体と前記放射線ビームとに相対平行移動を与える平行移動手段と、
前記平行移動とステップ状の前記回転とを繰り返すTRスキャンの間に、複数位置で前記放射線検出器に検出されて得られた複数の透過データから、前記被検体の3次元画像を再構成するコーンビームTR再構成手段とを具備し、
前記コーンビームTR再構成手段は、前記2次元分解能の前記回転の軸方向位置m、直行方向位置n、平行移動位置t及び平行移動回数kで構成される前記透過データを対数変換して投影データに変換する対数変換機能と、前記変換された投影データに対し平行移動位置t方向に高周波強調フィルタ掛けするフィルタ機能と、高周波強調フィルタ掛けされた後に、軸方向位置m及び平行移動位置tで一組の面データである投影データを構成して、前記回転軸方向から見た逆投影角度が180°分となる全ての直行方向位置n及び平行移動回数kで前記一組の面データ毎に前記放射線ビームの焦点に向けて被検体を表す仮想3次元格子に対して3次元逆投影する逆投影機能とを有することを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
A radiation detector having a two-dimensional resolution for detecting a cone-shaped radiation beam generated by a radiation source and transmitted through a subject;
Rotating means for providing relative rotation between the subject and the radiation beam;
Translation means for providing a relative translation between the subject and the radiation beam;
A cone that reconstructs a three-dimensional image of the subject from a plurality of transmission data obtained by detection by the radiation detector at a plurality of positions during a TR scan that repeats the parallel movement and the stepped rotation. Beam TR reconstruction means,
The cone beam TR reconstructing means logarithmically converts the transmission data composed of the rotational axial position m, the orthogonal direction position n, the parallel movement position t, and the number of parallel movements k of the two-dimensional resolution to obtain projection data. A logarithmic conversion function for converting the converted projection data, a filter function for applying a high-frequency emphasis filter to the converted projection data in the direction of the translation position t, and an axial position m and a translation position t after applying the high-frequency emphasis filter. A set of projection data , which is a set of plane data, is formed for each set of plane data at all the orthogonal direction positions n and the number of parallel movements k at which the back projection angle viewed from the rotation axis direction is 180 °. What is claimed is: 1. A computed tomography apparatus comprising a back projection function for performing three-dimensional back projection on a virtual three-dimensional lattice representing a subject toward a focal point of a radiation beam.
請求項1又は2に記載のコンピュータ断層撮影装置において、
前記放射線ビームの焦点と前記回転軸間の距離であるFCDを変更するFCD変更手段を有す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 claim 1 or 2,
A computed tomography apparatus comprising FCD changing means for changing an FCD which is a distance between a focal point of the radiation beam and the rotation axis.
請求項1乃至3のいずれか1に記載のコンピュータ断層撮影装置において、
前記放射線ビームの焦点と前記放射線検出器間の距離であるFDDを変更するFDD変更手段と、
このFDDに応じて前記放射線ビームの広がり角θ0ステップ状の前記回転と平行移動の繰り返し回数を自動的に変更するTRスキャン制御手段と、
を有す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,
FDD changing means for changing FDD which is a distance between the focal point of the radiation beam and the radiation detector;
TR scan control means for automatically changing the number of repetitions of the stepwise rotation and translation of the radiation beam divergence angle θ 0 according to the FDD,
A computer tomography apparatus characterized by comprising:
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