JP4430987B2 - Radiation tomography apparatus, tomography method thereof, and correction data calculation method - Google Patents
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Description
本発明は、放射線断層撮影装置およびその断層撮影方法、補正データ算出方法に関し、特に、被検体の投影データをスライス厚方向において補正するための補正データを算出する放射線断層撮影装置およびその断層撮影方法、補正データ算出方法に関する。 The present invention relates to a radiation tomography apparatus, a tomography method and a correction data calculation method thereof, and more particularly to a radiation tomography apparatus and a tomography method for calculating correction data for correcting projection data of a subject in a slice thickness direction. The present invention relates to a correction data calculation method.
放射線断層撮影装置として、放射線であるX線を用いて被検体の断層面の画像を生成するX線CT(Computed Tomography)装置が知られている。X線CT装置は、人体や物体などを被検体とし、医療用途や産業用途などの広範な用途で利用されている。 As a radiation tomography apparatus, an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus that generates an image of a tomographic plane of a subject using X-rays that are radiation is known. An X-ray CT apparatus uses a human body or an object as a subject, and is used in a wide range of applications such as medical use and industrial use.
X線CT装置は、被検体のスライス厚方向を軸として被検体の周囲を走査して、複数のビュー方向から被検体にX線をX線管により照射する。そして、X線管によって照射されたX線をコリメータにより遮って、被検体の撮影領域に照射するようにX線を成形する。そして、複数のビュー方向からコリメータを介して被検体を透過するX線を、それぞれのビュー方向ごとにX線検出器で検出し生成される投影データに基づいて、被検体の撮影領域の断層画像を再構成して生成する。 The X-ray CT apparatus scans the periphery of the subject with the slice thickness direction of the subject as an axis, and irradiates the subject with X-rays from a plurality of view directions through the X-ray tube. Then, the X-rays irradiated by the X-ray tube are blocked by a collimator, and the X-rays are shaped so as to irradiate the imaging region of the subject. Then, based on projection data generated by detecting X-rays transmitted through the subject from a plurality of view directions via the collimator by the X-ray detector for each view direction, a tomographic image of the imaging region of the subject Is reconstructed and generated.
X線CT装置は、被検体の撮影部位や撮影する目的が多様化してきており、解像度などの画像品質の向上や撮影の高速化が要求されている。このような要求に応えるため、X線CT装置のX線検出器は、被検体の周囲を一回転走査する間に複数の断層画像を得ることができるように、複数の検出素子がアレイ状に配列されている。ここで、X線検出器は、製造を容易とするために、X線を検出する検出素子がアレイ状に複数配列されているX線検出モジュールで構成されており、複数のX線検出モジュールがスライス厚方向と、スライス厚方向に直交するチャネル方向とのそれぞれに隣接して配置されている。 The X-ray CT apparatus has diversified the imaging part of the subject and the purpose of imaging, and is required to improve the image quality such as resolution and to increase the imaging speed. In order to meet such a demand, the X-ray detector of the X-ray CT apparatus has a plurality of detection elements arranged in an array so that a plurality of tomographic images can be obtained while scanning the periphery of the subject once. It is arranged. Here, in order to facilitate manufacture, the X-ray detector includes an X-ray detection module in which a plurality of detection elements for detecting X-rays are arranged in an array. The slice thickness direction and the channel direction perpendicular to the slice thickness direction are arranged adjacent to each other.
複数の検出素子がアレイ状に配列されたX線検出器においては、複数の検出素子が互いに近接して配置されているため、一つの検出素子で生成される検出出力の一部が、近接している他の検出素子に流出し、検出素子間でクロストークが発生する場合がある。たとえば、X線検出器が固体検出器の場合、検出素子間でのX線の散乱や、検出素子のフォトダイオード間で発生する電荷のリークや、検出素子のシンチレータにより生成される光が他の検出素子のフォトダイオードへのリークすることによって、クロストークが発生する。 In an X-ray detector in which a plurality of detection elements are arranged in an array, a plurality of detection elements are arranged close to each other, so that a part of the detection output generated by one detection element is close to each other. May flow out to other detection elements, and crosstalk may occur between the detection elements. For example, when the X-ray detector is a solid state detector, X-ray scattering between detection elements, charge leakage generated between photodiodes of the detection element, and light generated by the scintillator of the detection element Crosstalk occurs due to leakage of the detection element to the photodiode.
クロストークが発生する場合には、そのクロストークを含む投影データに基づいて、断層画像が再構成されることになるため、断層画像にアーチファクトが発生し、画像品質が劣化する場合がある。 When crosstalk occurs, a tomographic image is reconstructed based on projection data including the crosstalk, so that an artifact may occur in the tomographic image and image quality may deteriorate.
従来において、クロストークによる画像品質の劣化を防止するために、さまざまな方法が提案されている。たとえば、あらかじめ、それぞれの検出素子ごとにクロストーク発生量を求めて、その求められたクロストーク発生量を用いて投影データの補正を実施している(たとえば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来においては、スライス厚方向を軸としてファントムの周囲を走査するため、チャネル方向のそれぞれの検出素子ごとにクロストーク発生量を求めることは容易であったが、スライス厚方向でのクロストーク発生量を求めることが困難であった。このため、従来においては、スライス厚方向でのクロストークによる画像品質の劣化を防止することが困難であった。特に、チャネル方向の中心部にあるX線検出モジュールの検出素子においてはスライス厚方向でのクロストークが顕著になるため、この部分の検出素子により生成される投影データに起因してアーチファクトが発生し画像品質が顕著に低下する場合があった。 However, in the past, since the phantom was scanned around the slice thickness direction, it was easy to determine the amount of crosstalk generated for each detection element in the channel direction. However, the crosstalk in the slice thickness direction was easy to obtain. It was difficult to determine the amount generated. For this reason, conventionally, it has been difficult to prevent deterioration in image quality due to crosstalk in the slice thickness direction. In particular, in the detection element of the X-ray detection module in the center in the channel direction, crosstalk in the slice thickness direction becomes significant, and artifacts are generated due to the projection data generated by this part of the detection element. In some cases, the image quality deteriorates significantly.
したがって、本発明の目的は、クロストークによって断層画像にアーチファクトが発生することを防止し、断層画像の画像品質を向上可能な放射線断層撮影装置およびその断層画像撮影方法、補正データ算出方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a radiation tomography apparatus, a tomographic imaging method thereof, and a correction data calculation method capable of preventing occurrence of artifacts in a tomographic image due to crosstalk and improving the image quality of the tomographic image. There is.
上記目的を達成するため、本発明の放射線断層撮影装置は、放射線を照射する照射部と、前記照射部から照射される放射線を検出する検出素子が、スライス厚方向と前記スライス厚方向に直交するチャネル方向とにアレイ状に配置されている検出部と、前記照射部から被検体に照射され前記被検体を透過する前記放射線を前記検出部で検出し得られた前記被検体の第1投影データに基づいて前記被検体の断層画像を生成する被検体断層画像生成部と、前記第1投影データの前記スライス厚方向におけるクロストークを補正するための補正データを算出する補正データ算出部と、前記補正データ算出部にて算出された前記補正データに基づいて、前記第1投影データのクロストークを補正する補正部とを有し、前記補正データ算出部は、円錐形状部を含むスロープファントムが前記照射部と前記検出部との間に前記円錐形状部の円中心軸が前記スライス厚方向に対応するように配置され、前記配置された前記スロープファントムに前記照射部から放射線を照射し、前記スロープファントムを透過して前記検出部で検出する前記放射線によって得られる前記スロープファントムの第2投影データに基づいて前記スロープファントムの断層画像を生成するファントム断層画像生成部を含み、前記ファントム断層画像生成部にて生成されたスロープファントムの断層画像に基づいて、前記補正データを算出する。 In order to achieve the above object, in the radiation tomography apparatus of the present invention, an irradiation unit that irradiates radiation and a detection element that detects radiation irradiated from the irradiation unit are orthogonal to the slice thickness direction and the slice thickness direction. Detection units arranged in an array in the channel direction, and first projection data of the subject obtained by the detection unit detecting the radiation that is irradiated from the irradiation unit to the subject and transmitted through the subject A tomographic image generation unit that generates a tomographic image of the subject based on the correction data, a correction data calculation unit that calculates correction data for correcting crosstalk in the slice thickness direction of the first projection data, and A correction unit that corrects crosstalk of the first projection data based on the correction data calculated by the correction data calculation unit, and the correction data calculation unit has a conical shape. A slope phantom including a portion is disposed between the irradiation unit and the detection unit such that a circular center axis of the conical shape portion corresponds to the slice thickness direction, and the slope phantom is disposed on the slope phantom from the irradiation unit. A phantom tomographic image generation unit configured to generate a tomographic image of the slope phantom based on second projection data of the slope phantom obtained by irradiating the radiation and passing through the slope phantom and detected by the detection unit The correction data is calculated based on the slope phantom tomographic image generated by the phantom tomographic image generation unit.
上記の本発明の放射線断層撮影装置によれば、円錐形状部を含むスロープファントムが照射部と検出部との間に円錐形状部の円中心軸がスライス厚方向に対応するように配置され、その配置されたスロープファントムに照射部から放射線を照射し、スロープファントムを透過して検出部で検出する放射線によって得られるスロープファントムの第2投影データに基づいて、スロープファントムの断層画像をファントム断層画像生成部が生成する。そして、ファントム断層画像生成部にて生成されたスロープファントムの断層画像に基づいて、補正データ算出部が、第1投影データのスライス厚方向におけるクロストークを補正するための補正データを算出する。そして、補正データ算出部にて算出された補正データに基づいて、補正部が、第1投影データのスライス厚方向におけるクロストークを補正する。 According to the above-described radiation tomography apparatus of the present invention, the slope phantom including the cone-shaped portion is disposed between the irradiation portion and the detection portion so that the circular central axis of the cone-shaped portion corresponds to the slice thickness direction, Generates a phantom tomographic image of the slope phantom based on the second projection data of the slope phantom obtained by irradiating the arranged slope phantom with radiation from the irradiation unit and transmitting through the slope phantom and detected by the detection unit Generated. Then, based on the slope phantom tomographic image generated by the phantom tomographic image generation unit, the correction data calculation unit calculates correction data for correcting crosstalk in the slice thickness direction of the first projection data. Then, based on the correction data calculated by the correction data calculation unit, the correction unit corrects the crosstalk in the slice thickness direction of the first projection data.
上記目的を達成するため、本発明の放射線断層撮影装置の断層撮影方法は、放射線を照射する照射部と、前記照射部から照射される放射線を検出する検出素子が、スライス厚方向と前記スライス厚方向に直交するチャネル方向とにアレイ状に配置されている検出部とを有し、前記照射部から被検体に照射され前記被検体を透過する前記放射線を前記検出部で検出して得られる前記被検体の第1投影データに基づいて、前記被検体の断層画像を生成する放射線断層撮影装置の断層撮影方法であって、円錐形状部を含むスロープファントムを前記スライス厚方向に前記円錐形状部の円中心軸が対応するように前記照射部と前記検出部との間に配置する第1ステップと、前記第1ステップにて配置された前記スロープファントムに前記照射部から放射線を照射し、前記スロープファントムを透過して前記検出部で検出する前記放射線によって得られる前記スロープファントムの第2投影データに基づいて、前記スロープファントムの断層画像を生成する第2ステップと、前記第2ステップにて生成されたスロープファントムの断層画像に基づいて、前記第1投影データの前記スライス厚方向におけるクロストークを補正するための補正データを算出する第3ステップと、前記第3ステップにて算出された前記補正データに基づいて、前記第1投影データの前記スライス厚方向におけるクロストークを補正する第4ステップとを有する。 In order to achieve the above object, a tomography method for a radiation tomography apparatus according to the present invention includes: an irradiation unit that irradiates radiation; and a detection element that detects radiation emitted from the irradiation unit includes: The detection unit is arranged in an array in a channel direction orthogonal to the direction, and is obtained by detecting the radiation irradiated from the irradiation unit to the subject and transmitted through the subject by the detection unit A tomography method for a radiation tomography apparatus for generating a tomographic image of a subject based on first projection data of the subject, wherein a slope phantom including a cone-shaped portion is placed in the slice thickness direction of the cone-shaped portion. A first step disposed between the irradiation unit and the detection unit so that a circle center axis corresponds, and the slope phantom disposed in the first step is released from the irradiation unit. A second step of generating a tomographic image of the slope phantom based on the second projection data of the slope phantom obtained by irradiating a line, passing through the slope phantom and detected by the radiation detected by the detection unit; Based on the tomographic image of the slope phantom generated in the second step, the third step for calculating correction data for correcting crosstalk in the slice thickness direction of the first projection data, and the third step And a fourth step of correcting crosstalk in the slice thickness direction of the first projection data based on the correction data calculated as described above.
上記の本発明の放射線断層撮影装置の断層撮影方法によれば、第1ステップにおいては、円錐形状部を含むスロープファントムをスライス厚方向に円錐形状部の円中心軸が対応するように照射部と検出部との間に配置する。そして、第2ステップにおいては、第1ステップにて配置されたスロープファントムに照射部から放射線を照射し、スロープファントムを透過して検出部で検出する放射線によって得られるスロープファントムの第1投影データに基づいて、スロープファントムの断層画像を生成する。そして、第3ステップにおいては、第2ステップにて生成されたスロープファントムの断層画像に基づいて、第1投影データのスライス厚方向におけるクロストークを補正するための補正データを算出する。そして、第4ステップにおいては、第3ステップにて算出された補正データに基づいて、第1投影データのスライス厚方向におけるクロストークを補正する。 According to the tomography method of the radiation tomography apparatus of the present invention described above, in the first step, the slope phantom including the cone-shaped portion is connected to the irradiation unit so that the center axis of the cone-shaped portion corresponds to the slice thickness direction. It arrange | positions between detection parts. Then, in the second step, the first projection data of the slope phantom obtained by irradiating the slope phantom disposed in the first step from the irradiation unit and transmitting through the slope phantom and detected by the detection unit. Based on this, a tomographic image of the slope phantom is generated. In the third step, correction data for correcting crosstalk in the slice thickness direction of the first projection data is calculated based on the tomographic image of the slope phantom generated in the second step. In the fourth step, the crosstalk in the slice thickness direction of the first projection data is corrected based on the correction data calculated in the third step.
上記目的を達成するため、本発明の補正データ算出方法は、放射線を照射する照射部と、前記照射部から照射される放射線を検出する検出素子が、スライス厚方向と前記スライス厚方向に直交するチャネル方向とにアレイ状に配置されている検出部とを有し、前記照射部から被検体に照射され前記被検体を透過する前記放射線を前記検出部で検出して得られる前記被検体の第1投影データに基づいて、前記被検体の断層画像を生成する放射線断層撮影装置にて、前記スライス厚方向における前記第1投影データのクロストークを補正するための補正データを算出する補正データ算出方法であって、円錐形状部を含むスロープファントムを前記スライス厚方向に前記円錐形状部の円中心軸が対応するように前記照射部と前記検出部との間に配置する第1ステップと、前記第1ステップにて配置された前記スロープファントムに前記照射部から放射線を照射し、前記スロープファントムを透過して前記検出部で検出する前記放射線によって得られる前記スロープファントムの第2投影データに基づいて、前記スロープファントムの断層画像を生成する第2ステップと、前記第2ステップにて生成されたスロープファントムの断層画像に基づいて、前記第1投影データの前記スライス厚方向におけるクロストークを補正するための補正データを算出する第3ステップとを有する。 In order to achieve the above object, according to the correction data calculation method of the present invention, an irradiation unit that irradiates radiation and a detection element that detects the radiation irradiated from the irradiation unit are orthogonal to the slice thickness direction and the slice thickness direction. A detection unit arranged in an array in the channel direction, and a first portion of the subject obtained by detecting the radiation that is irradiated from the irradiation unit to the subject and transmitted through the subject. Correction data calculation method for calculating correction data for correcting crosstalk of the first projection data in the slice thickness direction in a radiation tomography apparatus that generates a tomographic image of the subject based on one projection data A slope phantom including a cone-shaped portion is disposed between the irradiation unit and the detection unit such that a circular central axis of the cone-shaped portion corresponds to the slice thickness direction. The slope phantom obtained by irradiating radiation from the irradiation unit to the slope phantom arranged in the first step and passing through the slope phantom and detected by the detection unit A second step of generating a tomographic image of the slope phantom based on the second projection data, and a slice thickness direction of the first projection data based on the tomographic image of the slope phantom generated in the second step And a third step of calculating correction data for correcting crosstalk.
上記の本発明の補正データ算出方法によれば、第1ステップにおいては、円錐形状部を含むスロープファントムをスライス厚方向に円錐形状部の円中心軸が対応するように照射部と検出部との間に配置する。そして、第2ステップにおいては、第1ステップにて配置されたスロープファントムに照射部から放射線を照射し、スロープファントムを透過して検出部で検出する放射線によって得られるスロープファントムの第1投影データに基づいて、スロープファントムの断層画像を生成する。そして、第3ステップにおいては、第2ステップにて生成されたスロープファントムの断層画像に基づいて、第1投影データのスライス厚方向におけるクロストークを補正するための補正データを算出する。そして、第4ステップにおいては、第3ステップにて算出された補正データに基づいて、第1投影データのスライス厚方向におけるクロストークを補正する。 According to the correction data calculation method of the present invention described above, in the first step, the slope phantom including the conical portion is arranged between the irradiation unit and the detection unit so that the circular central axis of the conical portion corresponds to the slice thickness direction. Place between. Then, in the second step, the first projection data of the slope phantom obtained by irradiating the slope phantom disposed in the first step from the irradiation unit and transmitting through the slope phantom and detected by the detection unit. Based on this, a tomographic image of the slope phantom is generated. In the third step, correction data for correcting crosstalk in the slice thickness direction of the first projection data is calculated based on the tomographic image of the slope phantom generated in the second step. In the fourth step, the crosstalk in the slice thickness direction of the first projection data is corrected based on the correction data calculated in the third step.
本発明によれば、クロストークによって断層画像にアーチファクトが発生することを防止し、断層画像の画像品質を向上可能な放射線断層撮影装置およびその断層画像撮影方法、補正データ算出方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a radiation tomographic apparatus, a tomographic image capturing method thereof, and a correction data calculating method capable of preventing the occurrence of artifacts in a tomographic image due to crosstalk and improving the image quality of the tomographic image. it can.
以下より、本発明にかかる実施形態について説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below.
図1は、本発明にかかる実施形態の放射線断層撮影装置としてのX線CT装置1の全体構成を示すブロック図であり、図2は、本発明にかかる実施形態の放射線断層撮影装置としてのX線CT装置1の要部を示す構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an
図1に示すように、本実施形態のX線CT装置1は、走査ガントリ2と操作コンソール3と撮影テーブル4とを有する。
As shown in FIG. 1, the
走査ガントリ2は、X線管20とX線管移動部21とコリメータ22とX線検出器23とデータ収集部24とX線コントローラ25とコリメータコントローラ26と回転部27と回転コントローラ28とを有する。ここで、X線管20とX線検出器23とは、ボア29を挟んで対向して配置されている。
The
X線管20は、X線を照射するために設けられている。X線管20は、図2に示すように、X線コントローラ25からの制御信号CTL251に基づいて、所定強度のX線を、コリメータ22を介して被検体6の撮影領域に照射する。
The
X線管移動部21は、図2に示すように、X線コントローラ25からの制御信号CTL252に基づいて、X線管20の放射中心を、走査ガントリ2におけるボア29内の撮影テーブル4に載置される被検体6のスライス厚方向zに移動させる。
As shown in FIG. 2, the X-ray
コリメータ22は、図1および図2に示すように、X線管20とX線検出器23との間に配置されている。コリメータ22は、たとえば、図2に示すように、チャネル方向xとスライス厚方向zとにそれぞれ2枚ずつ設けられた板により構成されている。コリメータ22は、コリメータコントローラ26からの制御信号CTL261に基づいて、各方向に設けられた2枚の板を独立して移動させ、X線管20から照射されたX線をそれぞれの方向において遮ってコーン状に成形し、X線の照射範囲を調整する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
X線検出器23は、X線管20が照射するX線を検出するために設けられている。X線検出器23は、X線管20と共に回転部27によってスライス厚方向zを軸に回転され、被検体の周囲の複数のビュー方向ごとに被検体を透過するX線を検出して投影データを生成する。X線検出器23は、図2に示すように、X線検出モジュール23Aからなり、複数のX線検出モジュール23Aがチャネル方向xとスライス厚方向zとのそれぞれの方向に沿って配置され構成されている。X線検出器23は、X線検出モジュール23Aが、たとえば、チャネル方向xにJ個並ぶように配列され、また、スライス厚方向zにI個並ぶように配列されている。つまり、X線検出器23は、回転部27による回転方向に沿ったチャネル方向xと、回転部27による回転方向に対して略垂直な方向であるスライス厚方向zとに検出素子23aがアレイ状に2次元的に配列されている。
The
図3は、X線検出器23を構成するX線検出モジュール23Aを示す構成図である。図3に示すように、X線検出モジュール23Aは、X線を検出する検出素子23aがチャネル方向xとスライス厚方向zとにアレイ状に配列されている。2次元的に配列された複数の検出素子23aは、円筒凹面状に湾曲したX線入射面を全体として形成している。ここで、X線検出モジュール23Aは、たとえば、チャネル方向xにi個の検出素子23aが配列されており、スライス厚方向zにはj個の検出素子23aが配列されている。
FIG. 3 is a configuration diagram showing the
検出素子23aは、たとえば、検出したX線を光に変換するシンチレータ(図示なし)と、シンチレータが変換した光を電荷に変換するフォトダイオード(図示なし)とを有し、X線検出器23は固体検出器として構成されている。なお、検出素子23aは、これに限定されるものではなく、たとえば、カドミウム・テルル(CdTe)等を利用した半導体検出素子、あるいはキセノン(Xe)ガスを利用した電離箱型の検出素子23aであって良い。
The
図4および図5は、X線管20とコリメータ22とX線検出器23の相互関係を示す図である。図4において、図4(a)はスライス厚方向zを視線とした状態を示す図であり、図4(b)はチャネル方向xを視線とした状態を示す図である。また、図5は、図4(b)と同様にチャネル方向xを視線とした状態において、被検体6を撮影する様子を示す図である。
4 and 5 are diagrams showing the interrelationship among the
図4(a)および図4(b)に示すように、X線管20から放射されたX線は、コリメータ22によってコーン状に成形され、X線検出器23に照射される。そして、被検体6を撮影する場合においては、撮影テーブル4に被検体6を載置し、その載置された被検体6がボア29に搬入される。そして、図5に示すように、被検体6のスライス厚方向zを軸として被検体6の周囲の複数のビュー方向からX線を照射し、コリメータ22を介して、それぞれのビュー方向ごとに被検体6を透過するX線をX線検出器23で検出し被検体の投影データを生成する。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the X-rays emitted from the
データ収集部24は、X線検出器23が検出した放射線によるデータを収集するために設けられている。データ収集部24は、X線検出器23のそれぞれの検出素子23aが検出したX線に基づいて被検体6の投影データを収集して、操作コンソール3に出力する。図2に示すように、データ収集部24は、選択・加算切換回路(MUX,ADD)241とアナログ−デジタル変換器(ADC)242とを有する。選択・加算切換回路241は、X線検出器23の検出素子23aによる投影データを、中央処理装置30からの制御信号CTL303に応じて選択し、あるいは組み合わせを変えて足し合わせ、その結果をアナログ−デジタル変換器242に出力する。アナログ−デジタル変換器242は、選択・加算切換回路241において選択あるいは任意の組み合わせで足し合わされた投影データをアナログ信号からデジタル信号に変換して中央処理装置30に出力する。
The
X線コントローラ25は、図2に示すように、中央処理装置30からの制御信号CTL301に応じて、X線管20に制御信号CTL251を出力し、X線の照射を制御する。また、X線コントローラ25は、中央処理装置30による制御信号CTL301に応じて、X線管移動部221に対し制御信号CTL252を出力し、X線管20の放射中心をスライス厚方向zに移動するように制御する。
As shown in FIG. 2, the
コリメータコントローラ26は、図2に示すように、中央処理装置30からの制御信号CTL302に応じてコリメータ22に制御信号CTL261を出力し、X線管20から放射されたX線を成形するようにコリメータ22を制御する。
As shown in FIG. 2, the
回転部27は、図1に示すように、回転コントローラ28からの制御信号CTL28に応じて、所定の方向に回転する。回転部27には、X線管20とX線管移動部21とコリメータ22とX線検出器23とデータ収集部24とX線コントローラ25とコリメータコントローラ26とが搭載されており、これらは、回転部27の回転に伴ってボア29に搬入される被検体6に対する位置が変化する。回転部27を回転させることにより、被検体6のスライス厚方向zを軸として複数のビュー方向からX線が照射され、被検体6を透過したX線が検出される。
As shown in FIG. 1, the rotating unit 27 rotates in a predetermined direction in response to a
回転コントローラ28は、図2に示すように、操作コンソール3の中央処理装置30による制御信号CTL304に応じて、回転部27に制御信号CTL28を出力し、回転部27を回転するように制御する。
As shown in FIG. 2, the
操作コンソール3は、図1に示すように、中央処理装置30と入力装置31と表示装置32と記憶装置33とを有する。
As shown in FIG. 1, the
図6は、操作コンソール3の中央処理装置30の構成を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing the configuration of the
中央処理装置30は、たとえば、コンピュータによって構成されており、図6に示すように、制御部41と、データ処理部51とを有する。
The
制御部41は、被検体6をスキャンする本スキャン条件に基づいて、X線管20からX線を被検体6に照射し、被検体6を透過するX線をX線検出器23にて検出するように、各部を制御して走査を行う。具体的には、制御部41は、本スキャン条件に基づいて制御信号CTL30aを各部に出力し、本スキャンを実行させる。たとえば、制御部41は、撮影テーブル4に制御信号CTL30bを出力し、撮影テーブル4を走査ガントリ2のボア29に搬入または搬出させる。また、制御部41は、回転コントローラ28に制御信号CTL304を出力して、走査ガントリ2の回転部27を回転させる。また、制御部41は、X線管20からX線の照射するように、制御信号CTL301をX線コントローラ25に出力する。そして、制御部41は、制御信号CTL302をコリメータコントローラ26に出力し、コリメータ22を制御してX線を成形する。また、制御部42は、制御信号CTL303をデータ収集部24に出力し、X線検出器23の検出素子23aが得る投影データを収集するように制御する。
The control unit 41 irradiates the subject 6 with X-rays from the
データ処理部51は、被検体断層画像生成部52と、補正データ算出部53と、補正部54とを有する。 The data processing unit 51 includes a subject tomographic image generation unit 52, a correction data calculation unit 53, and a correction unit 54.
被検体断層画像生成部52は、本スキャン条件によって、X線管20から被検体6に照射され被検体6を透過するX線をX線検出器で検出し得られる被検体6の投影データに基づいて、被検体6の断層画像を生成する。たとえば、被検体断層画像生成部52は、たとえば、ヘリカルスキャンによる複数のビュー方向からの投影データをフィルタ補正逆投影法により画像再構成を行い、被検体6の断層画像を生成する。本実施形態において、被検体断層画像生成部52は、後述するように、補正部54によって補正された被検体6の投影データに基づいて、被検体6の断層画像を生成する。
The subject tomographic image generation unit 52 converts the X-rays that are irradiated from the
補正データ算出部53は、本スキャン条件にて得られる被検体6の投影データのスライス厚方向におけるクロストークを補正するための補正データを算出する。補正データ算出部53は、図6に示すように、ファントム断層画像生成部53aを有する。 The correction data calculation unit 53 calculates correction data for correcting crosstalk in the slice thickness direction of the projection data of the subject 6 obtained under the main scan conditions. The correction data calculation unit 53 includes a phantom tomographic image generation unit 53a as shown in FIG.
ファントム断層画像生成部53aは、円錐形状部を含むスロープファントムPがX線管20とX線検出器23との間に円錐形状部の円中心軸がスライス厚方向に対応するように配置され、その配置されたスロープファントムPにX線管20からX線を照射し、スロープファントムPを透過してX線検出器23で検出するX線によって得られるスロープファントムPの第2投影データに基づいて、スロープファントムPの断層画像を生成する。
たとえば、ファントム断層画像生成部53aは、キャリブレーションスキャン条件に基づいて、たとえば、コンベンショナルスキャンによって複数のビュー方向からスロープファントムPの投影データを取得し、その投影データをフィルタ補正逆投影法により画像再構成を行い、スロープファントムPの断層画像を生成する。
The phantom tomographic image generation unit 53a is disposed between the
For example, the phantom tomographic image generation unit 53a acquires the projection data of the slope phantom P from a plurality of view directions by, for example, a conventional scan based on the calibration scan condition, and regenerates the projection data by the filtered back projection method. A configuration is performed, and a tomographic image of the slope phantom P is generated.
そして、補正データ算出部53は、ファントム断層画像生成部53aにて生成されたスロープファントムPの断層画像に基づいて補正データを算出する。たとえば、補正データ算出部53は、ファントム断層画像生成部53aが生成するスロープファントムPの断層画像における検出素子23aに対応する画素データに基づいて、検出素子23a間での差分データを算出し、その算出された差分値に基づいて補正データを算出する。具体的には、補正データ算出部53は、ファントム断層画像生成部53aが生成するスロープファントムPの断層画像において、X線検出モジュール23Aに配置されている検出素子23aに対応する画素データの平均値をX線検出モジュール23Aごとに算出する。そして、X線検出モジュール毎に算出された平均値において、各X線検出モジュール間における差分を求めて平均差分データとする。そして、その算出された平均差分データに基づいて補正データを算出する。
Then, the correction data calculating unit 53 calculates correction data based on the tomographic image of the slope phantom P generated by the phantom tomographic image generating unit 53a. For example, the correction data calculation unit 53 calculates difference data between the
補正部54は、補正データ算出部53にて算出された補正データに基づいて、被検体6の投影データのスライス厚方向におけるクロストーク分を補正する。補正部54により補正された被検体6の投影データは、被検体断層画像生成部52に出力され、被検体断層画像生成部52がその補正された被検体6の投影データに基づいて、被検体6の断層画像を生成する。
The correction unit 54 corrects the crosstalk in the slice thickness direction of the projection data of the subject 6 based on the correction data calculated by the correction data calculation unit 53. The projection data of the subject 6 corrected by the correction unit 54 is output to the subject tomographic image generation unit 52, and the subject tomographic image generation unit 52 is based on the corrected projection data of the
操作コンソール3の入力装置31は、たとえば、キーボードやマウスなどの入力デバイスにより構成されている。入力装置31は、たとえば、キャリブレーションスキャン条件や本スキャン条件などの撮影条件や、被検体6の情報などの各種情報を中央処理装置30に入力するために設けられている。
The
表示装置32は、中央処理装置30からの指令に基づき、被検体断層画像生成部52により生成された被検体6の断層画像やその他の各種情報を表示する。
The
記憶装置33は、メモリにより構成されており、被検体6の断層画像の画像データなどの各種のデータや、プログラムなどを記憶している。記憶装置33は、その記憶されたデータが必要に応じて中央処理装置30にアクセスされる。
The
また、撮影テーブル4は、撮影対象である被検体6を載置するテーブルで構成されている。撮影テーブル4は、操作コンソール3からの制御信号に基づいて、走査ガントリ2のボア29に被検体6を搬入または搬出する。
The imaging table 4 is configured by a table on which the subject 6 to be imaged is placed. The imaging table 4 carries the subject 6 in or out of the
なお、上記の本実施形態においてX線CT装置1は、本発明の放射線断層撮影装置に相当する。また、本実施形態においてX線管は、本発明の照射部に相当する。また、本実施形態においてX線検出器23は、本発明の検出部に相当する。また、本実施形態においてX線検出モジュール23Aは、本発明の検出モジュールに相当する。また、本実施形態において検出素子23aは、本発明の検出素子に相当する。また、本実施形態において被検体断層画像生成部52は、本発明の被検体断層画像生成部に相当する。また、本実施形態において補正データ算出部53は、本発明の補正データ算出部に相当する。また、本実施形態においてファントム断層画像生成部53aは、本発明のファントム断層画像生成部に相当する。また、本実施形態において補正部54は、本発明の補正部に相当する。また、本実施形態においてスロープファントムPは、本発明のスロープファントムに相当する。
In the present embodiment, the
以下より、上記の本実施形態のX線CT装置1を用いて被検体6の断層画像を生成する断層撮影方法について説明する。
Hereinafter, a tomography method for generating a tomographic image of the subject 6 using the
図7は、本実施形態における断層撮影方法を示すフロー図である。 FIG. 7 is a flowchart showing the tomography method in the present embodiment.
図7に示すように、まず、はじめに、スロープファントムを配置するステップを実施する(S11)。 As shown in FIG. 7, first, a step of arranging a slope phantom is performed (S11).
図8は、スロープファントムを配置する様子を説明するための図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining a state in which the slope phantom is arranged.
図8に示すように、スロープファントムPは、単一な基準物質からなり、形状が円錐台形であって円錐形状を含み、厚みが連続的に一方向に傾斜するように異なっている。そして、スロープファントムPは、上記のように配置された際のスライス厚方向zでの断面が、X線検出器23を構成するX線検出モジュールAよりも断面積が大きい。そして、図8に示すように、スロープファントムPを、円錐形状の円の中心軸がスライス厚方向zに対応して平行になるように、X線管20とX線検出器23との間に配置する。本実施形態においては、スロープファントムPの厚みが変化する方向がスライス厚方向zに沿うように配置する際、X線検出器23のスライス厚方向zの一方側(z+)よりも反対側(z−)が厚くなるように配置する。
As shown in FIG. 8, the slope phantom P is made of a single reference material, has a truncated cone shape, includes a cone shape, and has a thickness that is continuously inclined in one direction. The slope phantom P has a larger cross-sectional area in the slice thickness direction z when arranged as described above than the X-ray detection module A constituting the
つぎに、ファントムの断層画像を生成するステップを実施する(S21)。 Next, a step of generating a phantom tomographic image is performed (S21).
ファントムの断層画像を撮影する際においては、オペレータが入力装置31にキャリブレーションスキャン条件の各設定項目を入力する。たとえば、スライス厚を10mm、撮影方式をコンベンショナルスキャンとするようなキャリブレーションスキャン条件を入力装置31に入力する。そして、入力装置31に入力されたキャリブレーションスキャン条件は、中央処理装置30に出力される。
When taking a phantom tomographic image, the operator inputs each setting item of the calibration scan condition to the
そして、入力装置31に入力されたキャリブレーションスキャン条件に基づいて、中央処理装置30の制御部41が走査ガントリ2と撮影テーブル4へ制御信号CTL30a,CTL30bを出力する。たとえば、制御部41は、撮影テーブル4に制御信号CTL30bを出力し、撮影テーブル4を走査ガントリ2のボア29に搬入または搬出させる。また、制御部41は、回転コントローラ28に制御信号CTL304を出力して、走査ガントリ2の回転部27を回転させる。また、制御部41は、X線管20からX線の照射するように、制御信号CTL301をX線コントローラ25に出力する。そして、制御部41は、制御信号CTL302をコリメータコントローラ26に出力し、コリメータ22を制御してX線を成形する。また、制御部41は、制御信号CTL303をデータ収集部24に出力し、X線検出器23の検出素子23aが得る投影データを収集するように制御する。
Based on the calibration scan condition input to the
そして、スロープファントムPにX線管20からX線を照射し、そのスロープファントムPを透過してX線検出器23で検出するX線によって得られるスロープファントムPの投影データに基づいて、ファントム断層画像生成部53aがスロープファントムPの断層画像を生成する。ファントム断層画像生成部53aは、コンベンショナルスキャンによる複数のビュー方向からのスロープファントムPの投影データをフィルタ補正逆投影法により画像再構成を行い、スロープファントムPの断層画像を生成する。
Based on the projection data of the slope phantom P obtained by irradiating the slope phantom P with X-rays from the
つぎに、被検体6の投影データを補正するための補正データHを算出するステップを実施する(S31)。 Next, a step of calculating correction data H for correcting the projection data of the subject 6 is performed (S31).
図9は、本実施形態における補正データHを算出するステップを説明するための図である。 FIG. 9 is a diagram for explaining the step of calculating the correction data H in the present embodiment.
図9において、図9(a)は、ファントム断層画像生成部53aにて生成されたスロープファントムPの断層画像の図である。また、図9において、図9(b)は、X線検出器23の一部を拡大し模式的に示す平面図である。図9(b)においては、X線検出モジュール23Aがチャネル方向xに並んでいる部分を示している。ここで、x0の位置にあるX線検出モジュール23AX0は、X線検出器23のチャネル方向xの中央部分x0に配置されており、そのx0の位置にあるX線検出モジュール23AX0を挟むように、x1とx−1との位置にX線検出モジュール23AX1,23AX−1が配置され、さらに、スロープファントムPの端部側に対応するxiとx−iとの位置にX線検出モジュール23AXi,23AX−iが配置されている。
In FIG. 9, FIG. 9A is a diagram of a tomographic image of the slope phantom P generated by the phantom tomographic image generation unit 53a. Further, in FIG. 9, FIG. 9B is a plan view schematically showing an enlarged part of the
そして、図9(a)における第1関心領域ROI1は、図9(b)のX線検出器23においてx0の位置にあるX線検出モジュール23AX0にて得られたスロープファントムPの投影データにより生成される画像の領域に相当する。また、第2関心領域ROI2は、X線検出器23においてx1とx−1との位置にあるX線検出モジュール23AX1,AX−1にて得られたスロープファントムPの投影データにより生成される画像の領域に相当する。なお、図9においては、図示していないが、第1関心領域ROI1と第2関心領域ROI2は、X線検出器23の中心部分のX線検出モジュール23AX0,23AX1,23AX−1にて得られるため、クロストークによってその部分の画像がバンド状になり、X線検出モジュール23AX0,23AX1,23AX−1の間の境界が画像に現れている。
The first region of interest ROI 1 in FIG. 9 (a), the projection of the slope phantom P of the
補正データHを算出する際においては、ファントム断層画像生成部53aにて生成されたスロープファントムPの断層画像に基づいて、補正データ算出部53が補正データHを算出する。本実施形態において補正データ算出部53は、ファントム断層画像生成部53aが生成するスロープファントムPの断層画像において、検出素子23aに対応する画素データを相対的に比較して、差分データSを検出素子23aに対応させて算出し、その算出された差分データSに基づいて補正データHを算出する。
When calculating the correction data H, the correction data calculation unit 53 calculates the correction data H based on the tomographic image of the slope phantom P generated by the phantom tomographic image generation unit 53a. In the present embodiment, the correction data calculation unit 53 relatively compares pixel data corresponding to the
具体的には、補正データ算出部53は、まず、ファントム断層画像生成部53aが生成するスロープファントムPの断層画像において、X線検出モジュール23Aに配置されている検出素子23aに対応する画素データの平均値AをX線検出モジュール23Aごとに算出する。なお、本実施形態においては、X線検出モジュール23Aに配置されている検出素子23aに対応する画素データとして、CT値を用いる。
Specifically, the correction data calculation unit 53 first has pixel data corresponding to the
補正データ算出部53は、たとえば、x0の位置にあるX線検出モジュール23AX0における画素データの平均値AX0を求める際においては、x0の位置にあるX線検出モジュール23AX0に対応する第1関心領域ROI1内の画素データを用いて平均値AX0を求める。また、補正データ算出部53は、x1とx−1との位置にあるX線検出モジュール23Ax1,23Ax−1における画素データの平均値AX1を求める際においては、x1とx−1との位置にあるX線検出モジュール23Ax1,23Ax−1に対応する第2関心領域ROI2内の画素データを用いて平均値AX1を求める。同様に、補正データ算出部53は、xiとx−iとの位置にあるX線検出モジュール23Axi,23Ax−iにおける画素データの平均値AXi,AX−iを求める際においては、xiとx−iとの位置にあるX線検出モジュール23Axi,23Ax−iに対応する第i+1関心領域ROIi+1内の画素データを用いて平均値AXiを求める。 Correction data calculating unit 53, for example, in the case where the average value A X0 of the pixel data in the X-ray detector module 23A X0 at the position of x 0 corresponds to the X-ray detector module 23A X0 at position x 0 An average value A X0 is obtained using pixel data in the first region of interest ROI 1 . Further, the correction data calculating section 53, the time for obtaining the average value A X1 of the pixel data in the X-ray detector module 23Ax 1, 23Ax -1 at the position of the x 1 and x -1 are x 1 and x -1 The average value A X1 is obtained using the pixel data in the second region of interest ROI 2 corresponding to the X-ray detection modules 23Ax 1 and 23Ax −1 at the positions. Similarly, the correction data calculating section 53, x i and x is in the position of the -i X-ray detector module 23Ax i, the average value A Xi of the pixel data in 23Ax -i, in when determining the A Xi is An average value A Xi is obtained using pixel data in the ( i + 1 ) -th region of interest ROI i + 1 corresponding to the X-ray detection modules 23Ax i and 23Ax- i at the positions of x i and x −i .
そして、その算出された画素データの各平均値AX0,AX1,AXiをX線検出モジュール23AX0,23Ax1,23Ax−1,23Axi,23Ax−i間で相対的に比較して平均差分データSを算出する。 The average their respective average of the calculated pixel data values A X0, A X1, A Xi and X-ray detection module 23A X0, 23Ax 1, 23Ax -1 , 23Ax i, and relative comparison between 23Ax -i The difference data S is calculated.
ここでは、端部側の位置xi,x−iにあるX線検出モジュール23Axi,23Ax−iにおいて検出素子23a間でのクロストークの発生が少ないため、この端部側の位置xi,x−iにあるX線検出モジュール23Axi,23Ax−iに対応する画素データの平均値AXiを基準として、各X線検出モジュール23AX0,23Ax1,23Ax−1に対応する画素データの平均値AX0,AX1,AXiとの差分をとり、それぞれの平均差分データSx0,Sx1,Sx−1を算出する。たとえば、数式(1)のようにして、位置xi,x−iにあるX線検出モジュール23Axi,23Ax−iに対応する画素データの平均値AXiから、位置x0にあるX線検出モジュール23Ax0の平均値AX0を差し引いて、位置x0にあるX線検出モジュール23Ax0に対応する平均差分データSx0を算出する。そして、数式(2)のようにして、位置xi,x−iにあるX線検出モジュール23Axi,23Ax−iに対応する画素データの平均値AXiから、位置x1,x−1にあるX線検出モジュール23Ax1,23Ax−1の平均値AX1を差し引いて、位置x1,x−1にあるX線検出モジュール23Ax1,23Ax−1に対応する平均差分データSx1,Sx−1を算出する。
Here, the position x i of the end side, x -i is the X-ray detector module 23Ax i, for the generation of crosstalk is small between the detecting
Sx0=AXi−AX0 ・・・(1) S x0 = A Xi −A X0 (1)
Sx1=Sx−1=AXi−AX1 ・・・(2) S x1 = S x−1 = A Xi −A X1 (2)
そして、上述のようにして算出された平均差分データSx0,Sx1,Sx−1に基づいて、補正係数αをX線検出モジュール23AX0,23Ax1,23Ax−1ごとに補正データ算出部53が算出する。補正データ算出部53は、平均差分データSx0,Sx1,Sx−1の絶対値に基づいて、0から1の範囲にある補正係数αx0,αx1,αx−1を算出する。たとえば、数式(3)のようにして、位置x0にあるX線検出モジュール23Ax0の平均差分データSX0の絶対値を、換算定数k1,k2によって換算して、位置x0にあるX線検出モジュール23Ax0における補正係数αx0を算出する。また、数式(4)のようにして、位置x1,x−1にあるX線検出モジュール23Ax1,23Ax−1の平均差分データSx1,Sx−1の絶対値を、換算定数k1,k2によって換算して、位置x1,x−1にあるX線検出モジュール23Ax1,23Ax−1における補正係数αx1,αx−1を算出する。ここで、数式(3),数式(4)におけるk1,k2は、定数であり、平均差分データSx0,Sx1,Sx−1の絶対値を、0から1の範囲にある補正係数αx0,αx1,αx−1に換算するように設定されている。
Then, based on the average difference data S x0 , S x1 , S x−1 calculated as described above, the correction coefficient α is determined for each
αx0=k1・|SX0|+k2 ・・・(3) α x0 = k 1 · | S X0 | + k 2 (3)
αx1=αx−1=k1・|SX1|+k2=k1・|SX−1|+k2 ・・・(4) α x1 = α x−1 = k 1 · | S X1 | + k 2 = k 1 · | S X−1 | + k 2 (4)
そして、補正データ算出部53は、平均差分データSの正負の符号と、補正係数αの値とを補正データHとし、補正部54に出力する。補正データ算出部53は、補正データHとして、X線検出モジュール23AX0,23Ax1,23Ax−1ごとの平均差分データSx0,Sx1,Sx−1の正負の符号と、補正係数αx0,αx1,αx−1の値とを、それぞれのX線検出モジュール23AX0,23Ax1,23Ax−1に対応する補正データHX0,HX1,HX−1を生成して、補正部54に出力する。
Then, the correction data calculation unit 53 sets the positive / negative sign of the average difference data S and the value of the correction coefficient α as correction data H and outputs the correction data H to the correction unit 54. The correction data calculation unit 53 uses, as the correction data H, the positive / negative sign of the average difference data S x0 , S x1 , S x−1 for each of the
つぎに、被検体6の投影データの補正を行うステップを実施する(S41)。 Next, a step of correcting the projection data of the subject 6 is performed (S41).
被検体6の投影データの補正を行うに際して、まず、被検体6の投影データを収集する。被検体6の投影データを収集する際においては、オペレータによって、入力装置31に本スキャン条件の各設定項目を入力され、中央処理装置30に出力される。たとえば、本スキャン条件として、スライス厚、スライス数、その他、コンベンショナルスキャンとヘリカルスキャンなどの撮影方式がオペレータによって入力装置31に入力される。そして、中央処理装置30の制御部41が走査ガントリ2と撮影テーブル4へ制御信号CTL30a,CTL30bを出力する。これによって、制御部41が撮影テーブル4に制御信号CTL30bを出力し、撮影テーブル4を走査ガントリ2のボア29に搬入または搬出させる。そして、制御部41が回転コントローラ28に制御信号CTL304を出力して、走査ガントリ2の回転部27を回転させる。また、制御部41が、X線管20からX線の照射するように制御信号CTL301をX線コントローラ25に出力する。そして、制御部41が、制御信号CTL302をコリメータコントローラ26に出力し、コリメータ22を制御してX線を成形する。また、制御部41が、制御信号CTL303をデータ収集部24に出力し、X線検出器23の検出素子23aが得る投影データを収集するように制御する。
When correcting the projection data of the subject 6, first, the projection data of the subject 6 is collected. When collecting projection data of the subject 6, each setting item of the main scan condition is input to the
本スキャン条件によって被検体6の投影データを収集した後に、補正データ算出部53にて算出された補正データHに基づいて、補正部54が被検体6の投影データをスライス厚方向において補正する。 After collecting the projection data of the subject 6 under the main scan conditions, the correction unit 54 corrects the projection data of the subject 6 in the slice thickness direction based on the correction data H calculated by the correction data calculation unit 53.
図10は、被検体6の投影データの補正について説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the correction of the projection data of the
図10では、図9(b)においてx0の位置にあるX線検出モジュール23AX0を拡大して示しており、中心の検出素子23a0を挟むように2つの検出素子23a1,23a−1がスライス厚方向zに配置されている部分を示している。また、図10中に示している矢印は、各検出素子23a間でのクロストークを示しており、矢印の大きさが大きい場合、クロストーク量が大きいことを示している。
In Figure 10, and FIG. 9 (b) in which an enlarged view of the X-ray detection module 23A X0 at the position of x 0, two so as to sandwich the detecting
たとえば、前述のステップにて生成される補正データHにおいて、x0の位置にあるX線検出モジュール23AX0の平均差分データSx0の符号が正の場合では、図10に示すように、配置されたスロープファントムPの厚みが厚い方向(Z+)よりも、薄い方向(Z−)に、クロストーク量が多いことになる。
For example, in the correction data H generated in the above step, when the sign of the average difference data S x0 of the
この場合、図10において中心にある検出素子23a0による投影データP0は、相対的にはZ+側の検出素子23a1のみにクロストークしていることになる。このため、補正部54は、数式(5)に示すように補正係数αx0を用いて、Z+側の検出素子23a1による投影データP1からクロストーク分のデータを戻し、補正後の投影データc_P0を得る。
In this case, the projection data P 0 according to the
c_P0=(1−αx0)・P0+αx0・P1 ・・・(5) c_P 0 = (1−α x0 ) · P 0 + α x0 · P 1 (5)
一方、前述のステップにて生成される補正データHにおいて、x0の位置にあるX線検出モジュール23AX0の平均差分データSx0の符号が負の場合では、図10に示す場合とは逆に、配置されたスロープファントムPの厚みが薄い方向(Z−)よりも、厚い方向(Z+)に、クロストーク量が多いことになる。
On the other hand, in the correction data H generated in the above-described step, when the sign of the average difference data S x0 of the
この場合、図10において中心にある検出素子23a0による投影データP0は、相対的にはZ−側の検出素子23a1のみにクロストークしていることになる。このため、補正部54は、数式(6)に示すように補正係数αx0を用いて、Z−側の検出素子23a−1による投影データP−1からクロストーク分のデータを戻し、補正後の投影データc_P0を得る。
In this case, the projection data P 0 according to the
c_P0=(1−αx0)・P0+αx0・P−1 ・・・(6) c_P 0 = (1−α x0 ) · P 0 + α x0 · P −1 (6)
上記のようにして、補正部54は、補正データHに基づいて、被検体6の投影データを補正する。 As described above, the correction unit 54 corrects the projection data of the subject 6 based on the correction data H.
そして、補正部54により補正された被検体6の投影データは、被検体断層画像生成部52に出力され、その補正された被検体6の投影データに基づいて、被検体断層画像生成部52が被検体6の断層画像を生成する。被検体断層画像生成部52は、補正部54にて補正される投影データを、たとえば、フィルタ補正逆投影法によって再構成し、被検体6の断層画像を生成する。被検体断層画像生成部52により生成された被検体6の断層画像は、表示装置32に出力されて表示される。
Then, the projection data of the subject 6 corrected by the correction unit 54 is output to the subject tomographic image generation unit 52, and the subject tomographic image generation unit 52 based on the corrected projection data of the
以上のように、本実施形態のX線CT装置によれば、円錐形状部を含むスロープファントムPがX線管20とX線検出器23との間に円錐形状部の円中心軸がスライス厚方向zに対応するように配置され、その配置されたスロープファントムPにX線管20からX線を照射し、スロープファントムPを透過してX線検出器23で検出するX線によって得られるスロープファントムPの投影データに基づいて、スロープファントムPの断層画像をファントム断層画像生成部53aが生成する。そして、ファントム断層画像生成部53aにて生成されたスロープファントムの断層画像に基づいて、補正データ算出部53が、被検体6の投影データをスライス厚方向zにおいて補正するための補正データを算出する。そして、補正データ算出部53にて算出された補正データに基づいて、補正部54が、被検体6の投影データのスライス厚方向zにおけるクロストークを補正する。
As described above, according to the X-ray CT apparatus of the present embodiment, the slope phantom P including the cone-shaped portion has the slice central axis between the
このため、本実施形態によれば、クロストークによって断層画像にアーチファクトが発生することを防止し、断層画像の画像品質を向上することができる。 For this reason, according to this embodiment, it is possible to prevent occurrence of artifacts in the tomographic image due to crosstalk, and to improve the image quality of the tomographic image.
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。 In implementing the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be employed.
たとえば、上記の実施形態においては、放射線としてX線を用いて被検体の投影データを取得し断層画像を生成する例について説明しているが、放射線はX線に限るものではなく、たとえば、ガンマ線等の放射線であっても良い。 For example, in the above-described embodiment, an example is described in which projection data of a subject is acquired using X-rays as radiation and a tomographic image is generated. However, radiation is not limited to X-rays. Such radiation may be used.
また、上記の実施形態において、補正データ算出部は、平均差分データを算出する際において、端部側の位置にある検出モジュールに対応する画素データの平均値を基準として算出しているが、これに限定されず、たとえば、スロープファントムとは別に、スライス厚中心において同じ直径である円筒形状のファントムの断層画像を生成し、その円筒形状のファントムの断層画像の画素データの平均値を基準として平均差分データを算出しても良い。 In the above-described embodiment, the correction data calculation unit calculates the average difference data based on the average value of the pixel data corresponding to the detection module at the end side position. For example, separately from the slope phantom, a tomographic image of a cylindrical phantom having the same diameter at the slice thickness center is generated, and the pixel data of the cylindrical phantom tomographic image is averaged based on the average value Difference data may be calculated.
1…X線CT装置(放射線断層撮影装置)、
2…走査ガントリ、
3…操作コンソール、
4…撮影テーブル、
6…被検体、
20…X線管(照射部)、
21…X線管移動部、
22…コリメータ、
23…X線検出器(検出部)、
23A…X線検出モジュール(検出モジュール)、
23a…検出素子(検出素子)、
24…データ収集部、
241…選択・加算切換回路、
242…アナログ−デジタル変換器、
25…X線コントローラ、
26…コリメータコントローラ、
27…回転部、
28…回転コントローラ、
29…ボア、
30…中央処理装置、
31…入力装置、
32…表示装置、
33…記憶装置、
41…制御部、
51…データ処理部、
52…被検体断層画像生成部、
53…補正データ算出部、
53a…ファントム断層画像生成部、
54…補正部、
P…スロープファントム
1 X-ray CT apparatus (radiation tomography apparatus)
2 ... Scanning gantry,
3. Operation console,
4 ... Shooting table,
6 ... Subject,
20 ... X-ray tube (irradiation part),
21 ... X-ray tube moving part,
22 ... Collimator,
23 ... X-ray detector (detector),
23A ... X-ray detection module (detection module),
23a ... detection element (detection element),
24 ... Data collection unit,
241 ... Selection / addition switching circuit,
242 ... Analog-to-digital converter,
25 ... X-ray controller,
26 ... Collimator controller,
27 ... rotating part,
28 ... Rotation controller,
29 ... Boa,
30 ... Central processing unit,
31 ... Input device,
32 ... display device,
33 ... Storage device,
41. Control unit,
51: Data processing unit,
52. Subject tomographic image generation unit,
53. Correction data calculation unit,
53a ... Phantom tomographic image generator,
54. Correction unit,
P ... Slope phantom
Claims (9)
前記照射部から照射される放射線を検出する検出素子がスライス厚方向と前記スライス厚方向に直交するチャネル方向とにアレイ状に配置されている検出部と、
前記照射部から被検体に照射され前記被検体を透過する前記放射線を前記検出部で検出し得られた前記被検体の第1投影データに基づいて前記被検体の断層画像を生成する被検体断層画像生成部と、
前記第1投影データの前記スライス厚方向におけるクロストークを補正するための補正データを算出する補正データ算出部と、
前記補正データ算出部にて算出された前記補正データに基づいて、前記第1投影データのクロストークを補正する補正部と
を有し、
前記補正データ算出部は、
円錐形状部を含むスロープファントムが前記照射部と前記検出部との間に前記円錐形状部の円中心軸が前記スライス厚方向に対応するように配置され、前記配置された前記スロープファントムに前記照射部から放射線を照射し、前記スロープファントムを透過して前記検出部で検出する前記放射線によって得られる前記スロープファントムの第2投影データに基づいて前記スロープファントムの断層画像を生成するファントム断層画像生成部
を含み、
前記ファントム断層画像生成部にて生成されたスロープファントムの断層画像に基づいて、前記補正データを算出する
放射線断層撮影装置。 An irradiation unit for irradiating radiation;
A detection unit in which detection elements for detecting radiation irradiated from the irradiation unit are arranged in an array in a slice thickness direction and a channel direction orthogonal to the slice thickness direction,
Subject tomography that generates a tomographic image of the subject based on first projection data of the subject obtained by the detection unit detecting the radiation that is irradiated to the subject from the irradiation unit and transmitted through the subject An image generator;
A correction data calculation unit for calculating correction data for correcting crosstalk in the slice thickness direction of the first projection data;
A correction unit that corrects crosstalk of the first projection data based on the correction data calculated by the correction data calculation unit;
The correction data calculation unit
A slope phantom including a cone-shaped portion is disposed between the irradiation unit and the detection unit so that a circular center axis of the cone-shaped portion corresponds to the slice thickness direction, and the irradiation of the slope phantom is performed A phantom tomographic image generation unit that generates a tomographic image of the slope phantom based on second projection data of the slope phantom obtained by irradiating radiation from the unit and passing through the slope phantom and detected by the detection unit Including
A radiation tomography apparatus that calculates the correction data based on a tomographic image of a slope phantom generated by the phantom tomographic image generation unit.
請求項1に記載の放射線断層撮影装置。 The correction data calculation unit calculates difference data between the detection elements based on pixel data corresponding to the detection elements in the tomographic image of the slope phantom generated by the phantom tomographic image generation unit, and the calculated The radiation tomography apparatus according to claim 1, wherein the correction data is calculated based on a difference value.
前記補正データ算出部は、前記ファントム断層画像生成部が生成するスロープファントムの断層画像において、前記検出モジュールに配置されている前記検出素子に対応する画素データの平均値を前記検出モジュールごとに算出した後に、前記検出モジュール毎に算出された平均値の前記検出モジュール間における差分である平均差分データを算出し、前記算出された平均差分データに基づいて前記補正データを算出する
請求項2に記載の放射線断層撮影装置。 The detection unit includes a plurality of detection modules in which the detection elements are arranged in an array in the slice thickness direction and the channel direction, and the plurality of detection modules are arranged at least along the channel direction. ,
The correction data calculation unit calculates, for each detection module, an average value of pixel data corresponding to the detection elements arranged in the detection module in the slope phantom tomographic image generated by the phantom tomographic image generation unit. The average data calculated as the difference between the detection modules of the average value calculated for each detection module is calculated later, and the correction data is calculated based on the calculated average difference data. Radiation tomography equipment.
円錐形状部を含むスロープファントムを前記スライス厚方向に前記円錐形状部の円中心軸が対応するように前記照射部と前記検出部との間に配置する第1ステップと、
前記第1ステップにて配置された前記スロープファントムに前記照射部から放射線を照射し、前記スロープファントムを透過して前記検出部で検出する前記放射線によって得られる前記スロープファントムの第2投影データに基づいて、前記スロープファントムの断層画像を生成する第2ステップと、
前記第2ステップにて生成されたスロープファントムの断層画像に基づいて、前記第1投影データの前記スライス厚方向におけるクロストークを補正するための補正データを算出する第3ステップと、
前記第3ステップにて算出された前記補正データに基づいて、前記第1投影データの前記スライス厚方向におけるクロストークを補正する第4ステップと
を有する
放射線断層撮影装置の断層撮影方法。 An irradiation unit that irradiates radiation, and a detection unit in which detection elements that detect radiation emitted from the irradiation unit are arranged in an array in a slice thickness direction and a channel direction orthogonal to the slice thickness direction. And generating a tomographic image of the subject based on the first projection data of the subject obtained by detecting the radiation irradiated to the subject from the irradiation unit and transmitted through the subject by the detection unit. A tomography method for a radiation tomography apparatus,
A first step of disposing a slope phantom including a conical portion between the irradiation unit and the detection unit such that a circular central axis of the conical portion corresponds to the slice thickness direction;
Based on second projection data of the slope phantom obtained by irradiating the slope phantom arranged in the first step from the irradiation unit and transmitting the radiation through the slope phantom and detected by the detection unit. A second step of generating a tomographic image of the slope phantom;
A third step of calculating correction data for correcting crosstalk in the slice thickness direction of the first projection data based on the tomographic image of the slope phantom generated in the second step;
A tomography method for a radiation tomography apparatus, comprising: a fourth step of correcting crosstalk in the slice thickness direction of the first projection data based on the correction data calculated in the third step.
請求項4に記載の放射線断層撮影装置の断層撮影方法。 In the third step, difference data between the detection elements is calculated based on pixel data corresponding to the detection elements in the tomographic image of the slope phantom generated in the second step, and the calculated difference The tomography method for a radiation tomography apparatus according to claim 4, wherein the correction data is calculated based on data.
前記第3ステップでは、前記第2ステップにて生成されたスロープファントムの断層画像において、前記検出モジュールに配置されている前記検出素子に対応する画素データの平均値を前記検出モジュールごとに算出した後に、前記検出モジュール毎に算出された平均値の前記検出モジュール間における差分である平均差分データを算出し、前記算出された平均差分データに基づいて前記補正データを算出する
請求項5に記載の放射線断層撮影装置の断層撮影方法。 In the radiation tomography apparatus, the detection unit includes a plurality of detection modules in which the detection elements are arranged in an array in the slice thickness direction and the channel direction, and the plurality of detection modules are at least in the channel direction. Are arranged along the
In the third step, in the tomographic image of the slope phantom generated in the second step, after calculating an average value of pixel data corresponding to the detection elements arranged in the detection module for each detection module The radiation according to claim 5, wherein average difference data that is a difference between the detection modules of an average value calculated for each detection module is calculated, and the correction data is calculated based on the calculated average difference data. A tomography method of a tomography apparatus.
円錐形状部を含むスロープファントムを前記スライス厚方向に前記円錐形状部の円中心軸が対応するように前記照射部と前記検出部との間に配置する第1ステップと、
前記第1ステップにて配置された前記スロープファントムに前記照射部から放射線を照射し、前記スロープファントムを透過して前記検出部で検出する前記放射線によって得られる前記スロープファントムの第2投影データに基づいて、前記スロープファントムの断層画像を生成する第2ステップと、
前記第2ステップにて生成されたスロープファントムの断層画像に基づいて、前記第1投影データの前記スライス厚方向におけるクロストークを補正するための補正データを算出する第3ステップと
を有する
補正データ算出方法。 An irradiation unit that irradiates radiation, and a detection unit in which detection elements that detect radiation emitted from the irradiation unit are arranged in an array in a slice thickness direction and a channel direction orthogonal to the slice thickness direction. And generating a tomographic image of the subject based on the first projection data of the subject obtained by detecting the radiation irradiated to the subject from the irradiation unit and transmitted through the subject by the detection unit. A correction data calculation method for calculating correction data for correcting crosstalk of the first projection data in the slice thickness direction in a radiation tomography apparatus,
A first step of disposing a slope phantom including a conical portion between the irradiation unit and the detection unit such that a circular central axis of the conical portion corresponds to the slice thickness direction;
Based on second projection data of the slope phantom obtained by irradiating the slope phantom arranged in the first step from the irradiation unit and transmitting the radiation through the slope phantom and detected by the detection unit. A second step of generating a tomographic image of the slope phantom;
A third step of calculating correction data for correcting crosstalk in the slice thickness direction of the first projection data based on the tomographic image of the slope phantom generated in the second step. Method.
請求項7に記載の補正データ算出方法。 In the third step, difference data between the detection elements is calculated based on pixel data corresponding to the detection elements in the tomographic image of the slope phantom generated in the second step, and the calculated difference The correction data calculation method according to claim 7, wherein the correction data is calculated based on data.
前記第3ステップでは、前記第2ステップにて生成されたスロープファントムの断層画像において、前記検出モジュールに配置されている前記検出素子に対応する画素データの平均値を前記検出モジュールごとに算出した後に、前記検出モジュール毎に算出された平均値の前記検出モジュール間における差分である平均差分データを算出し、前記算出された平均差分データに基づいて前記補正データを算出する
請求項8に記載の補正データ算出方法。
In the radiation tomography apparatus, the detection unit includes a plurality of detection modules in which the detection elements are arranged in an array in the slice thickness direction and the channel direction, and the plurality of detection modules are at least in the channel direction. Are arranged along the
In the third step, in the tomographic image of the slope phantom generated in the second step, after calculating an average value of pixel data corresponding to the detection elements arranged in the detection module for each detection module The correction according to claim 8, wherein average difference data that is a difference between the detection modules of an average value calculated for each detection module is calculated, and the correction data is calculated based on the calculated average difference data. Data calculation method.
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