JP4509507B2 - Radiation calculation tomographic image apparatus and tomographic image generation method - Google Patents

Radiation calculation tomographic image apparatus and tomographic image generation method Download PDF

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本発明は、X線CT(Computed Tomography)装置等の放射線計算断層画像装置、および放射線計算断層画像装置を用いた断層画像生成方法に関する。   The present invention relates to a radiation computed tomography apparatus such as an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, and a tomographic image generation method using the radiation computed tomography apparatus.

X線CT装置に代表される計算断層画像装置においては、画像を生成したい被検体の断層面のまわりの複数のビューにおいて、断層面の投影データを取得し、この投影データに基づいて断層面の画像(断層像)を生成する。このようなX線CT装置は、たとえば、特許文献1に記載されている。
特許文献1に記載のようなX線CT装置においては、上述の断層面内において、扇形のX線ビームを放射するX線管とこのX線ビームを検出可能なように複数のチャンネルが一列に配列された検出器とを、X線ビームの放射点と所定の回転軸とを結ぶ線に対して対称に配置している。そして、これらのX線管と検出器とを相対的な位置関係を保ちながら回転軸まわりに回転させて複数ビューの投影データを取得する。
In a computed tomography apparatus represented by an X-ray CT apparatus, projection data of a tomographic plane is acquired in a plurality of views around the tomographic plane of a subject whose image is to be generated, and the tomographic plane of the tomographic plane is acquired based on this projection data. An image (tomographic image) is generated. Such an X-ray CT apparatus is described in Patent Document 1, for example.
In the X-ray CT apparatus as described in Patent Document 1, an X-ray tube that radiates a fan-shaped X-ray beam and a plurality of channels are arranged in a row so that the X-ray beam can be detected within the above-described tomographic plane. The arranged detectors are arranged symmetrically with respect to a line connecting a radiation point of the X-ray beam and a predetermined rotation axis. Then, the X-ray tube and the detector are rotated around the rotation axis while maintaining a relative positional relationship to obtain projection data of a plurality of views.

このように、複数のチャンネルを一列に配列した検出器を被検体の回りで回転させて投影データを得る場合には、同じビュー間隔でも回転軸側の部分よりも回転軸の外側の部分において1ビュー分の移動距離が大きくなる。これは、回転軸の外側の部分においては、同じ情報量で回転軸側の部分よりも広い面積の画像を生成する必要があることを意味している。
検出器の外側のチャンネルほど回転軸から離れた領域をより多く通過するX線を検出するため、回転軸の外側の部分の画像への寄与率は、外側のチャンネルほど高い。
特開2000−83946号公報
In this way, when the projection data is obtained by rotating a detector in which a plurality of channels are arranged in a line around the subject, 1 is set in the portion outside the rotation axis than the portion on the rotation axis side even at the same view interval. The moving distance for the view increases. This means that it is necessary to generate an image having a larger area than the portion on the rotating shaft side with the same information amount in the portion outside the rotating shaft.
Since X-rays that pass through a region farther away from the rotation axis are detected in the channel outside the detector, the contribution ratio to the image of the portion outside the rotation axis is higher in the outer channel.
JP 2000-83946 A

上記のように回転軸の外側においては同じ情報量でより広い面積の画像を生成する必要がある構成では、回転軸から離れるほど断層像の解像度が低下するという不利益が生じていた。
この解像度の低下を抑制するための補正も提案されているが、従来は上記のようなチャンネル毎の画像への寄与率の違いを考慮しておらず、各チャンネルの検出値に対して全て一律に解像度低下の抑制のための補正を施していた。そのため、たとえば、回転軸側の部分においては過補正になる傾向があり、結果的にアーチファクト(artifact)等の発生の原因となり、総合的に見て断層像の画質が劣化する場合があった。
As described above, in the configuration where it is necessary to generate an image of a larger area with the same information amount outside the rotation axis, there is a disadvantage that the resolution of the tomographic image decreases as the distance from the rotation axis increases.
Corrections for suppressing this decrease in resolution have also been proposed, but conventionally, the difference in contribution rate to the image for each channel as described above is not considered, and all detection values of each channel are uniformly set. In order to suppress the decrease in resolution, a correction was made. For this reason, for example, there is a tendency to overcorrect the portion on the rotating shaft side, resulting in the occurrence of artifacts and the like, and the image quality of the tomographic image may be deteriorated as a whole.

したがって、本発明の目的は、ある回転軸回りにおける被検体の投影データに基づいて断層像を生成することに起因して生じる断層像の画質の劣化を抑制可能な放射線計算断層画像装置を提供することにある。
また、本発明の別な目的は、放射線計算断層画像装置を用いた、ある回転軸回りにおける被検体の投影データに基づいて断層像を生成することに起因して生じる断層像の画質の劣化を抑制可能な断層像生成方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a radiation computed tomographic image apparatus capable of suppressing deterioration in image quality of a tomographic image caused by generating a tomographic image based on projection data of a subject around a certain rotation axis. There is.
Another object of the present invention is to reduce the degradation of tomographic image quality caused by generating a tomographic image based on projection data of a subject around a certain rotation axis using a radiation computed tomographic image apparatus. An object of the present invention is to provide a tomographic image generation method that can be suppressed.

本発明に係る放射線計算断層画像装置は、扇形に放射線ビームを放出する放射線源と、被検体を挟んで前記放射線源に対向して配置され、扇形の前記放射線ビームを検出する複数の検出チャンネルを一列に配列した検出チャンネル列を少なくとも1列備える放射線検出器とを有し、撮影断層面内において回転軸を中心として前記被検体の周囲から前記放射線ビームを放出して前記被検体を通過した当該放射線ビームを前記放射線検出器で検出し、前記回転軸を中心として所定角度ずつずれた複数のビューにおいて前記被検体の前記撮影断層面の投影データを取得する投影データ取得手段と、前記投影データから得られる前記ビュー毎のビューデータに関し、あるビューと当該ビューの前後の所定個のビューとにおける前記ビューデータにそれぞれ所定の重みを付与するフィルタリング処理を施して前記ビュー毎に再構成用データを生成し、当該再構成用データに基づいて前記撮影断層面の画像データを計算して再構成する再構成手段とを有し、前記フィルタリング処理において前記ビューデータに付与する前記重みが、前記複数の検出チャンネルの前記検出チャンネル毎に個別に決められる放射線計算断層画像装置である。   A radiation computed tomographic imaging apparatus according to the present invention includes a radiation source that emits a radiation beam in a fan shape, and a plurality of detection channels that are arranged to face the radiation source across a subject and detect the fan-shaped radiation beam. A radiation detector including at least one detection channel array arranged in a line, and the radiation beam emitted from the periphery of the subject around the rotation axis in the imaging tomographic plane and passed through the subject A projection data acquisition means for detecting a radiation beam with the radiation detector and acquiring projection data of the imaging tomographic plane of the subject in a plurality of views shifted by a predetermined angle around the rotation axis; and from the projection data Regarding the view data obtained for each view, the view data in a certain view and a predetermined number of views before and after the view are included in the view data. Reconstructing means for generating a reconstruction data for each view by performing a filtering process to give a predetermined weight, and calculating and reconstructing image data of the imaging tomographic plane based on the reconstruction data; And the weight to be given to the view data in the filtering process is determined individually for each detection channel of the plurality of detection channels.

また、本発明に係る断層画像生成方法は、扇形に放射線ビームを放出する放射線源と、被検体を挟んで前記放射線源に対向して配置され、扇形の前記放射線ビームを検出する複数の検出チャンネルを一列に配列した検出チャンネル列を少なくとも1列備える放射線検出器とを有し、当該放射線検出器の検出値から得られる投影データに基づいて前記被検体の撮影断層面の画像データを計算して再構成する放射線計算断層画像装置を用いた断層画像生成方法であって、前記撮影断層面内において回転軸を中心として前記被検体の周囲から前記放射線ビームを放出して被検体を通過した当該放射線ビームを前記放射線検出器で検出し、前記回転軸を中心として所定角度ずつずれた複数のビューにおいて前記被検体の前記撮影断層面の前記投影データを取得する投影データ取得ステップと、前記投影データから得られる前記ビュー毎のビューデータに関し、あるビューと当該ビューの前後の所定個のビューとにおける前記ビューデータにそれぞれ所定の重みを付与するフィルタリング処理を施すフィルタリングステップとを有し、前記フィルタリングステップにおいて、前記複数の検出チャンネルの検出チャンネル毎に個別に決めた前記重みを用いて、前記フィルタリング処理を行なう断層画像生成方法である。   In addition, a tomographic image generation method according to the present invention includes a radiation source that emits a radiation beam in a fan shape, and a plurality of detection channels that are arranged to face the radiation source across a subject and detect the fan-shaped radiation beam. A radiation detector having at least one detection channel array arranged in a row, and calculating image data of the imaging tomographic plane of the subject based on projection data obtained from detection values of the radiation detector. A tomographic image generation method using a reconstructed radiation computed tomography apparatus, wherein the radiation has passed through the subject by emitting the radiation beam from around the subject around a rotation axis within the imaging tomographic plane Beams are detected by the radiation detector, and the projection data of the imaging tomographic plane of the subject in a plurality of views shifted by a predetermined angle about the rotation axis. A projection data obtaining step for obtaining a view, and a filtering process for assigning a predetermined weight to the view data in a certain view and a predetermined number of views before and after the view with respect to the view data for each view obtained from the projection data A tomographic image generating method for performing the filtering process using the weights individually determined for each of the plurality of detection channels in the filtering step.

本発明においては、撮影断層面内において、投影データ取得手段の放射線源と放射線検出器とが被検体を挟んで対向している。複数の検出チャンネルを一列に配列した検出チャンネル列を備える放射線検出器は、撮影断層面内において、放射線源が放出する扇形の放射線ビームを検出する。撮影断層面内において回転軸を中心として被検体の周囲から放射線ビームを放出して被検体を通過したこの放射線ビームを放射線検出器で検出することにより、回転軸を中心として所定角度ずつずれた複数のビューにおいて被検体の撮影断層面の投影データが取得される。再構成手段により、この投影データに基づいてビュー毎にビューデータが生成される。
再構成手段により、複数の検出チャンネルの検出チャンネル毎に個別に決めた重みを用いて、あるビューとこのビューの前後のビューとにおけるビューデータにこの重みを付与するフィルタリング処理が施される。その結果、ビュー毎に再構成用データが生成される。再構成手段により、この再構成用データに基づいて撮影断層面の画像データが生成される。
In the present invention, the radiation source of the projection data acquisition means and the radiation detector are opposed to each other with the subject interposed therebetween in the imaging tomographic plane. A radiation detector having a detection channel array in which a plurality of detection channels are arranged in a row detects a fan-shaped radiation beam emitted from a radiation source in an imaging tomographic plane. Within the imaging tomographic plane, a radiation beam is emitted from the periphery of the subject around the rotation axis, and this radiation beam that has passed through the subject is detected by a radiation detector, so that a plurality of positions shifted by a predetermined angle around the rotation axis In this view, projection data of the tomographic plane of the subject is acquired. View data is generated for each view based on the projection data by the reconstruction means.
A filtering process for assigning this weight to view data in a certain view and views before and after this view is performed by the reconstruction means using weights individually determined for each of the plurality of detection channels. As a result, reconstruction data is generated for each view. The reconstruction unit generates image data of the imaging tomographic plane based on the reconstruction data.

本発明によれば、所定の回転軸まわりの複数のビュー毎の被検体の投影データに基づく撮影断層面の画像データ生成において、各ビューが回転軸まわりに回転していることによる画像への影響を放射線検出器のチャンネル毎に補正することができるため、撮影断層面の画像の画質劣化を抑制することができる。   According to the present invention, in the image data generation of the tomographic plane based on the projection data of the subject for each of the plurality of views around the predetermined rotation axis, the influence on the image due to the rotation of each view around the rotation axis. Can be corrected for each channel of the radiation detector, so that deterioration of the image quality of the image of the tomographic plane can be suppressed.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。なお、本発明における放射線は、X線を含む。以下では、放射線としてX線を用いるX線CT装置を例に挙げて述べる。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The radiation in the present invention includes X-rays. Hereinafter, an X-ray CT apparatus using X-rays as radiation will be described as an example.

図1は、本発明の実施の形態に係るX線CT装置の概略的な構成を示す図である。図1に示すX線CT装置10は、X線CT装置本体10Aと、コンソール10Bとを有する。本発明における放射線計算断層画像装置の一実施の形態が図1に示すX線CT装置10である。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention. An X-ray CT apparatus 10 shown in FIG. 1 has an X-ray CT apparatus main body 10A and a console 10B. An embodiment of the radiation computed tomography apparatus in the present invention is an X-ray CT apparatus 10 shown in FIG.

X線CT装置本体10Aは、図1に示すように投影データ取得部2とデータ収集システム(Data Acquisition System:DAS)20とを有する。
本発明における投影データ取得手段の一実施態様が投影データ取得部2に相当する。
投影データ取得部2は、X線を放出するX線源XLと、X線源XLから放出されたX線を検出するためのX線検出器とを有する。
The X-ray CT apparatus main body 10A includes a projection data acquisition unit 2 and a data acquisition system (Data Acquisition System: DAS) 20, as shown in FIG.
One embodiment of the projection data acquisition means in the present invention corresponds to the projection data acquisition unit 2.
The projection data acquisition unit 2 includes an X-ray source XL that emits X-rays and an X-ray detector that detects X-rays emitted from the X-ray source XL.

X線源XLは、X線焦点3から扇形のX線ビーム5を放出する。図1に示すように、扇形のX線ビームの放出面をxy平面とする。xy平面に直交する軸をz軸とする。
投影データ取得部2は、X線ビーム5の強度をX線検出器の検出チャンネル列7によって検出する。
The X-ray source XL emits a fan-shaped X-ray beam 5 from the X-ray focal point 3. As shown in FIG. 1, the emission surface of the fan-shaped X-ray beam is the xy plane. The axis orthogonal to the xy plane is taken as the z axis.
The projection data acquisition unit 2 detects the intensity of the X-ray beam 5 by the detection channel array 7 of the X-ray detector.

検出チャンネル列7は、扇形のX線ビーム5の強度を検出可能なように、xy平面においてX線ビーム5の広がりの方向に一列に配列した複数の検出チャンネルchを有する。各検出チャンネルchは、たとえば、シンチレータ(scintillator)とフォトダイオードの組み合わせによって構成する。
各々の検出チャンネルchにより個々に独立してX線強度を検出することができ、この検出チャンネルchの数のデータを得ることができる。検出チャンネルchの数Qは、たとえば1000程度である。
また、本実施の形態においては、X線焦点3と図1に示すような所定の軸Oとを結ぶ線に対してX線ビーム5の形および検出チャンネル列7が線対称となるようにX線源XLと検出チャンネル7とを構成している。
本発明における回転軸の一実施態様が、軸Oである。
The detection channel array 7 has a plurality of detection channels ch arranged in a line in the direction of the spread of the X-ray beam 5 in the xy plane so that the intensity of the fan-shaped X-ray beam 5 can be detected. Each detection channel ch is configured by, for example, a combination of a scintillator and a photodiode.
X-ray intensity can be detected independently by each detection channel ch, and data of the number of detection channels ch can be obtained. The number Q of detection channels ch is about 1000, for example.
Further, in the present embodiment, the X-ray beam 5 and the detection channel array 7 are line-symmetric with respect to a line connecting the X-ray focal point 3 and the predetermined axis O as shown in FIG. A radiation source XL and a detection channel 7 are formed.
One embodiment of the rotating shaft in the present invention is the axis O.

本実施の形態においては、X線検出器は検出チャンネル列7を1列のみ有するが、z軸方向に複数の検出チャンネル列7を有するX線検出器の形態にすることも可能である。この場合には、X線源XLによってz軸方向に厚みを有するX線ビームを放出することが、データの効率的な取得の観点から好ましい。   In the present embodiment, the X-ray detector has only one detection channel row 7, but an X-ray detector having a plurality of detection channel rows 7 in the z-axis direction can also be used. In this case, it is preferable from the viewpoint of efficient data acquisition to emit an X-ray beam having a thickness in the z-axis direction by the X-ray source XL.

図1に示すように、X線源XLと検出チャンネル列7とは、被検体1を挟んで配置される。本実施の形態に係るX線CT装置10のX線源XLおよび検出チャンネル列7は、各々の相対的位置関係を保って、軸Oを中心として回転する。たとえば、被検体1の頭部から脚部に向かう体軸方向が、軸Oの方向に一致させられる。また、軸Oの方向は、図1におけるz軸の方向と一致している。   As shown in FIG. 1, the X-ray source XL and the detection channel array 7 are arranged with the subject 1 interposed therebetween. The X-ray source XL and the detection channel array 7 of the X-ray CT apparatus 10 according to the present embodiment rotate around the axis O while maintaining their relative positional relationship. For example, the body axis direction from the head of the subject 1 toward the leg is matched with the direction of the axis O. The direction of the axis O coincides with the direction of the z axis in FIG.

X線源XLおよび検出チャンネル列7を軸Oまわりに回転させ、被検体1に対するX線ビーム5の照射方向を順次変化させながら被検体1を通過したX線ビーム5の強度を検出チャンネル列7で検出するスキャンにより、X線強度のデータの収集が行なわれる。これによって、軸Oまわりの1回転あたりに軸Oまわりで所定の角度ずつずれた複数の方向のデータが得られる。軸Oを中心として所定角度ずつずれたデータ収集の方向はビューと呼ばれる。1回転あたりのビュー数Rは、たとえば1000程度である。この場合、図1に示すビュー間のビュー間隔Δθは360°/1000程度となる。   The X-ray source XL and the detection channel row 7 are rotated around the axis O, and the intensity of the X-ray beam 5 that has passed through the subject 1 is changed while the irradiation direction of the X-ray beam 5 on the subject 1 is sequentially changed. The X-ray intensity data is collected by the scan detected in. As a result, data in a plurality of directions shifted by a predetermined angle around the axis O per rotation around the axis O is obtained. The direction of data collection shifted by a predetermined angle about the axis O is called a view. The number of views R per rotation is about 1000, for example. In this case, the view interval Δθ between views shown in FIG. 1 is about 360 ° / 1000.

上記のように、本実施の形態においては、X線源XLおよび検出チャンネル列7を軸Oまわりに回転させることによって、X線ビーム5を軸Oまわりに照射することによる各ビューの投影データを得た。しかしながら、扇形のX線ビーム5を被検体1の周囲の多方向から照射して得られる各ビューのデータは、X線源XLおよび検出チャンネル列7を軸Oまわりに回転させることなく得ることもできる。たとえば、EBT(Electron-Beam CT:電子ビーム式CT)装置等のCT装置を用いれば、X線源を物理的に回転させることなく、軸Oまわりに回転する複数のビューの投影データを取得することができる。   As described above, in the present embodiment, the projection data of each view by irradiating the X-ray beam 5 around the axis O by rotating the X-ray source XL and the detection channel array 7 around the axis O is obtained. Obtained. However, the data of each view obtained by irradiating the fan-shaped X-ray beam 5 from multiple directions around the subject 1 may be obtained without rotating the X-ray source XL and the detection channel row 7 around the axis O. it can. For example, if a CT device such as an EBT (Electron-Beam CT) device is used, the projection data of multiple views rotating around the axis O can be acquired without physically rotating the X-ray source. be able to.

DAS20が、検出チャンネル列7によって得られた複数のデータを収集する。DAS20は検出チャンネル列7が検出したX線強度のアナログデータをデジタルデータ化してコンソール10Bに送信する。
コンソール10Bに送信されるデジタルデータの各々は、被検体1においてX線ビーム5が通過する断層面の投影データになっている。
The DAS 20 collects a plurality of data obtained by the detection channel train 7. The DAS 20 converts the analog data of the X-ray intensity detected by the detection channel array 7 into digital data and transmits it to the console 10B.
Each piece of digital data transmitted to the console 10B is projection data of a tomographic plane through which the X-ray beam 5 passes in the subject 1.

図1に示すように、コンソール10Bは演算・制御装置23と表示装置25とを含む。
本発明における再構成手段の一実施態様が演算・制御装置23に相当する。演算・制御装置23は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)等のハードウェアと、その駆動のためのソフトフェアとにより実現する。
As shown in FIG. 1, the console 10 </ b> B includes a calculation / control device 23 and a display device 25.
One embodiment of the reconstruction means in the present invention corresponds to the arithmetic / control device 23. The arithmetic / control device 23 is realized by, for example, hardware such as a CPU (Central Processing Unit) and software for driving the hardware.

演算・制御装置23は、DAS20が収集した投影データを受け取る。演算・制御装置23は、受け取った投影データに基づいてバックプロジェクション等の再構成の演算を行ない、画像データを生成する。投影データに基づいて生成される画像データは、被検体1においてX線ビーム5が通過する断層面の画像、即ち断層像の画像データである。   The arithmetic / control device 23 receives the projection data collected by the DAS 20. The calculation / control apparatus 23 performs reconstruction calculation such as back projection based on the received projection data, and generates image data. The image data generated based on the projection data is a tomographic image of the subject 1 through which the X-ray beam 5 passes, that is, image data of a tomographic image.

X線源XLおよび検出チャンネル列7を軸Oまわりに回転させて各ビューの投影データを取得した場合には、図1から明らかなように、同じビュー間隔Δθでも軸Oから離れた外側の部分における移動距離は軸O側の部分における移動距離よりも大きい。このような場合に、バックプロジェクションにより断層像を再構成すると、軸Oの外側の部分においては軸O側の部分よりも広い面積の画像をほぼ同じ情報量で生成することになる。その結果、バックプロジェクションの性質から、軸Oの外側の部分においては断層像の解像度が低下する。ただし、バックプロジェクションの原理および性質については周知であるため、詳細な記述は省略する。   When the projection data of each view is acquired by rotating the X-ray source XL and the detection channel row 7 around the axis O, as is apparent from FIG. 1, the outer portion away from the axis O even with the same view interval Δθ. The moving distance at is larger than the moving distance at the portion on the axis O side. In such a case, when the tomographic image is reconstructed by back projection, an image having a larger area in the portion outside the axis O than the portion on the axis O side is generated with substantially the same amount of information. As a result, due to the nature of back projection, the resolution of the tomographic image is reduced in the portion outside the axis O. However, since the principle and nature of back projection are well known, detailed description is omitted.

演算・制御装置23は、軸Oの外側における断層像の解像度の低下を抑制して画質を向上させるために、投影データに基づく各ビューのビューデータに関し、あるビューとその前後のビューとにおけるビューデータに所定の重みを付与するフィルタリング処理を施す。そして、このフィルタリング処理後のビューデータに基づいて演算・制御装置23はバックプロジェクション等の演算を行ない、断層像データを生成する。
演算・制御装置23によるフィルタリング処理の詳細については後述する。
The calculation / control device 23 controls the view data of each view based on the projection data in view of a certain view and the previous and subsequent views in order to improve the image quality by suppressing a decrease in resolution of the tomographic image outside the axis O. A filtering process for giving a predetermined weight to the data is performed. Then, based on the view data after the filtering process, the calculation / control apparatus 23 performs a calculation such as back projection to generate tomographic image data.
Details of the filtering process by the arithmetic / control device 23 will be described later.

また、演算・制御装置23は、断層像生成のためにX線CT装置10を制御し、投影データ取得部2におけるX線源XLおよびX線検出器の回転やDAS20を介した投影データの取得等の操作を実行する。   Further, the calculation / control device 23 controls the X-ray CT apparatus 10 to generate a tomographic image, and rotates the X-ray source XL and the X-ray detector in the projection data acquisition unit 2 and acquires projection data via the DAS 20. Etc. are executed.

図2は、演算・制御装置23の断層像データの生成のための演算機能に係る機能の概略構成を示した機能ブロック図である。
図2に示すように、演算・制御装置23は、ビューデータ生成部30と、重み選択部32と、再構成用データ生成部34と、画像データ生成部36とを有する。
これらの各部のハードウェアは、複数のプロセッサにより適宜実現することもできる。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of functions related to a calculation function for generating tomographic image data of the calculation / control apparatus 23.
As illustrated in FIG. 2, the arithmetic / control device 23 includes a view data generation unit 30, a weight selection unit 32, a reconstruction data generation unit 34, and an image data generation unit 36.
The hardware of each of these units can be appropriately realized by a plurality of processors.

DAS20から送信された投影データは、ビューデータ生成部30に入力される。ビューデータ生成部30は、軸Oまわりの各ビューの投影データにオフセット補正等の所定の処理を施し、ビュー毎にビューデータを生成する。
なお、オフセット補正とは、DAS20が備えるA/D(Analog to Digital)変換器のドリフトを主因として投影データに混入されるオフセット値を補正することである。
The projection data transmitted from the DAS 20 is input to the view data generation unit 30. The view data generation unit 30 performs predetermined processing such as offset correction on the projection data of each view around the axis O, and generates view data for each view.
The offset correction is to correct an offset value mixed in projection data mainly due to a drift of an A / D (Analog to Digital) converter provided in the DAS 20.

上述したように、ビュー間のビュー間隔Δθはたとえば360°/1000程度に設定されるが、ビュー間隔Δθは撮影条件によって変わる場合がある。撮影条件が変わり、ビュー間隔Δθがたとえば大きくなれば、軸Oから離れた外側の部分の画像の解像度はそれだけ低下する。   As described above, the view interval Δθ between views is set to, for example, about 360 ° / 1000, but the view interval Δθ may vary depending on the shooting conditions. If the shooting condition changes and the view interval Δθ increases, for example, the resolution of the image of the outer portion away from the axis O decreases accordingly.

このような性質を考慮して、重み選択部32はビュー間隔Δθに基づいて、後述する再構成用データ生成部34によるフィルタリング処理時に各検出チャンネルchのビューデータに付与する重みのグループを、図3に示すような複数のグループGp1,Gp2,…,Gpn,…から選択する。重みのグループGp1,Gp2,…,Gpn,…に含まれる各重みの値は、上記のようなビュー間隔Δθの違いに対応して断層像の画質を向上可能なそれぞれ異なる値になっている。
なお、図3は、検出チャンネル列7の各検出チャンネルchと、各ビューデータに付与する重みの値との対応関係を示す図である。便宜上、検出チャンネル列7の各検出チャンネルchを図中左から順に1,2,…,Qと番号付けする。また、検出チャンネル列7のうち、各検出チャンネルchが並ぶ方向、即ちX線ビーム5の幅方向に沿った方向における中央部に位置する検出チャンネルを検出チャンネルctとする。検出チャンネルctの数は1個の場合も2個の場合も考えられるが、ここでは、2個の検出チャンネルctが存在するとし、それらをそれぞれ検出チャンネルct1,ct2と表わす。
図3に示すように、本実施の形態においては、再構成用データ生成部34におけるフィルタリング処理時に各ビューデータに付与する重みを、検出チャンネルch毎に個別に決めている。
In consideration of such properties, the weight selection unit 32 displays a group of weights to be given to the view data of each detection channel ch at the time of filtering processing by the reconstruction data generation unit 34 described later based on the view interval Δθ. 3 is selected from a plurality of groups Gp1, Gp2,..., Gpn,. The weight values included in the weight groups Gp1, Gp2,..., Gpn,... Are different values that can improve the image quality of the tomographic image corresponding to the difference in the view interval .DELTA..theta.
FIG. 3 is a diagram illustrating a correspondence relationship between each detection channel ch in the detection channel row 7 and a weight value assigned to each view data. For convenience, each detection channel ch in the detection channel row 7 is numbered 1, 2,..., Q sequentially from the left in the figure. Further, in the detection channel row 7, a detection channel positioned at the center in the direction in which the detection channels ch are arranged, that is, the direction along the width direction of the X-ray beam 5 is defined as a detection channel ct. The number of detection channels ct may be one or two, but here, there are two detection channels ct, which are represented as detection channels ct1 and ct2, respectively.
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the weight to be given to each view data during the filtering process in the reconstruction data generation unit 34 is individually determined for each detection channel ch.

再構成用データ生成部34は、ビューデータ生成部30が生成したビューデータを受け取る。そして、再構成用データ生成部34は、重み選択部32が選択したグループの重みを用いて、検出チャンネルch毎に、あるビューにおけるビューデータとその前後の所定個のビューにおけるビューデータとに重みを付与してフィルタリング処理を施し、新たなビューデータを生成する。   The reconstruction data generation unit 34 receives the view data generated by the view data generation unit 30. Then, the reconstruction data generation unit 34 uses the weight of the group selected by the weight selection unit 32 to weight the view data in a certain view and the view data in a predetermined number of views before and after each detection channel ch. Is applied to perform filtering processing to generate new view data.

再構成用データ生成部34によるフィルタリング処理の一例を、下記式(1)のような、図3において重みαin(iはチャンネル番号であり、i=1,…,Qである。nは重みのグループ番号。)として一般的に記載されている重みを用いた一般形の式として挙げる。 An example of the filtering process performed by the reconfiguration data generation unit 34 is shown in FIG. 3 by weight α in (i is a channel number, i = 1,..., Q. n is a weight. As a general formula using weights generally described as a group number.

Eij=(1+2αin)Dij−αin Dij-1−αin Dij+1
…(1)
Eij = (1 + 2α in ) Dij−α in Dij−1−α in Dij + 1
... (1)

式(1)において、ビューデータDijはi番目の検出チャンネルchがj番目(j=1,2,…,R)のビューにおいて検出した投影データに基づくビューデータを表わしている。そして、ビューデータEijは、式(1)のフィルタリング処理により、ビューデータDijに対応して新たに生成されたビューデータを表わしている。
たとえば、1番目の検出チャンネルchおよび最後のQ番目の検出チャンネルchのように、前または後ろのビューデータが存在せずフィルタリング処理に利用するビューデータが不足する場合には、利用可能なビューデータのみで新たなビューデータを生成する。
重みαinの値は、正の値の場合もあれば負の値の場合もあることに注意する。
In the expression (1), the view data Dij represents view data based on projection data detected in the j-th (j = 1, 2,..., R) view of the i-th detection channel ch. The view data Eij represents view data newly generated corresponding to the view data Dij by the filtering process of the expression (1).
For example, in the case where there is no front or rear view data and the view data used for the filtering process is insufficient, such as the first detection channel ch and the last Qth detection channel ch, the available view data Just generate new view data.
Note that the value of the weight α in may be positive or negative.

上式(1)は、各検出チャンネルchについてあるビューデータとその直前と直後のビューデータとの3つのビューデータから新たなビューデータを生成するフィルタリング処理を表わしている式である。しかし、フィルタリング処理に用いるビューデータの数は3つである必要はない。あるビューデータの前後の複数のビューデータを所定個用いてフィルタリング処理を行なうことができる。
各ビューデータに付与する重みを検出チャンネルch毎に個別に決められれば、式(1)以外の式によって表わされるフィルタリング処理を施してもよい。
The above expression (1) is an expression representing a filtering process for generating new view data from three view data of a certain view data for each detection channel ch and the view data immediately before and after the view data. However, the number of view data used for the filtering process need not be three. Filtering processing can be performed using a predetermined number of view data before and after certain view data.
If the weight to be given to each view data can be individually determined for each detection channel ch, a filtering process represented by an expression other than Expression (1) may be performed.

たとえば、重み選択部32が図3に示す重みのグループGp1を選択したとする。1番目のビューのビューデータについて、2番目の検出チャンネルchのビューデータD12に対応する新たなビューデータE12を、式(1)のフィルタリング処理を用いて生成することを考える。
グループGp1の中で2番目の検出チャンネルchに割り当てる重みα21を、たとえば、α21=0.1とする。このとき、新たなビューデータE12は、E12=1.2D12−0.1D11−0.1D13という計算により得られる。この式は、強調フィルタをかけて、ビューデータD12の近傍のビューデータを強調する強調処理を施すことに相当する。
For example, it is assumed that the weight selection unit 32 selects the weight group Gp1 shown in FIG. It is considered that new view data E12 corresponding to the view data D12 of the second detection channel ch is generated for the view data of the first view using the filtering process of Expression (1).
The weight α 21 assigned to the second detection channel ch in the group Gp1 is, for example, α 21 = 0.1. At this time, new view data E12 is obtained by the calculation of E12 = 1.2D12−0.1D11−0.1D13. This equation corresponds to applying an enhancement process for applying an enhancement filter to enhance the view data in the vicinity of the view data D12.

また、たとえば、500番目の検出チャンネルchが検出チャンネル列7の中央部の検出チャンネルct1である場合に、1番目のビューのビューデータについて、検出チャンネルct1のビューデータD1500に対応する新たなビューデータE1500を生成することを考える。
このとき、グループGp1の中で500番目の検出チャンネルchに割り当てる重みα5001を、たとえば、重みα21とは異なるα5001=−0.15とする。このとき、新たなビューデータE1500は、E1500=0.7D1500+0.15D1499+0.15D1501という計算により得られる。この式は、スムージングフィルタをかけて、ビューデータD1500の近傍のビューデータを平滑化する平滑化処理を施すことに相当する。
For example, when the 500th detection channel ch is the detection channel ct1 in the center of the detection channel row 7, new view data corresponding to the view data D1500 of the detection channel ct1 is obtained for the view data of the first view. Consider generating E1500.
At this time, the weight α 5001 assigned to the 500th detection channel ch in the group Gp1 is, for example, α 5001 = −0.15 different from the weight α 21 . At this time, new view data E1500 is obtained by calculation of E1500 = 0.7D1500 + 0.15D1499 + 0.15D1501. This equation corresponds to performing a smoothing process for smoothing view data in the vicinity of the view data D1500 by applying a smoothing filter.

以上のように、式(1)を用いたフィルタリング処理においては、重みαinの値がαin>0のときには強調処理が行なわれることになり、αin<0のときには平滑化処理が行なわれることになる。
前述のように、軸Oの外側の部分においては断層像の解像度が低下する傾向にある。そして、検出チャンネル列7の外側の検出チャンネルchほど軸Oから離れた領域をより多く通過するX線ビーム5を検出するため、外側の部分の解像度への寄与率は、外側の検出チャンネルchほど大きい。したがって、検出チャンネル列7の各検出チャンネルchに関連付ける重みαinの値は、外側の検出チャンネルchに向かうほどより強い強調処理が行なわれるような値にし、実質的に解像度が向上する効果が得られるようにすることが、断層像の画質向上の点から好ましい。
As described above, in the filtering process using Equation (1), the enhancement process is performed when the value of the weight α in is α in > 0, and the smoothing process is performed when α in <0. It will be.
As described above, the resolution of the tomographic image tends to decrease in the portion outside the axis O. Since the X-ray beam 5 that passes through a region farther away from the axis O as the detection channel ch outside the detection channel row 7 is detected, the contribution ratio to the resolution of the outer portion is as high as the detection channel ch outside. large. Accordingly, the value of the weight α in associated with each detection channel ch in the detection channel row 7 is set to a value such that stronger enhancement processing is performed toward the outer detection channel ch, and the effect of substantially improving the resolution is obtained. It is preferable from the viewpoint of improving the image quality of the tomographic image.

一方、軸Oに近い部分においては、軸Oの外側の部分よりも断層像の解像度が元々高い。したがって、断層像の解像度を全面的に均一にするために、重みαinの値は、断層像の軸O側の部分への寄与率が高い検出チャンネル列7の中央部側の検出チャンネルchに向かうほど強い平滑化処理が行なわれるような値にすることが好ましい。 On the other hand, in the portion close to the axis O, the resolution of the tomographic image is originally higher than the portion outside the axis O. Therefore, in order to make the resolution of the tomographic image uniform throughout, the value of the weight α in is applied to the detection channel ch on the central side of the detection channel row 7 having a high contribution ratio to the axis O side portion of the tomographic image. It is preferable to set the value so that a stronger smoothing process is performed as it goes.

以上のようなフィルタリング処理を施すことにより、図4(a)に示すようなフィルタリング処理前のビューデータDij(i=1,…,Q、j=1,…,R)から、図4(b)に示すようなフィルタリング処理後の新たなビューデータEij(i=1,…,Q、j=1,…,R)が生成される。
図4(a),(b)において、軸はいずれも検出チャンネル列7のチャンネル番号iを表わしており、軸はいずれもビュー番号jを表わしている。

By performing the filtering process as described above, the view data Dij (i = 1,..., Q, j = 1,..., R) before the filtering process as shown in FIG. ) New view data Eij (i = 1,..., Q, j = 1,..., R) after filtering processing as shown in FIG.
In FIG. 4 (a), (b) , both the vertical axis represents the channel number i of the detection channel row 7, both the horizontal axis represents the view number j.

たとえば、検出チャンネルchがリング状に配置されており軸Oまわりに回転しない検出チャンネル列を用いて、軸Oまわりに照射される扇状のX線ビーム5を検出する場合には、各検出チャンネルchには常に同じ入射角度のX線ビーム5が入射するとは限らない。
このような場合には、再構成用データ生成部34は、あるビューの投影データ取得のために用いるX線ビーム5が、リング状の検出チャンネル列のどの検出チャンネルchの部分に照射されているかを判断する。
再構成用データ生成部34は、軸Oまわりに回転しながら照射される扇状のX線ビーム5の幅方向の中心からの距離に対応させて、各検出チャンネルchが検出したX線強度に基づく投影データを配列させる。これにより、図4(a)に示す配列と同じビューデータの配列を得ることができる。
この後は、前述のフィルタリング処理と同様に、ビューデータの配列の検出チャンネルの数の方向に対応させて重みαinを個別に決めれば、先に述べた場合と同様に、扇形のX線ビーム5の回転による影響を考慮したフィルタリング処理が施された新たなビューデータEijを得ることができる。
For example, when detecting the fan-shaped X-ray beam 5 irradiated around the axis O using the detection channel row in which the detection channels ch are arranged in a ring shape and do not rotate around the axis O, each detection channel ch is detected. The X-ray beam 5 having the same incident angle is not always incident on.
In such a case, the reconstruction data generation unit 34 irradiates the detection channel ch portion of the ring-shaped detection channel array with the X-ray beam 5 used for acquiring projection data of a certain view. Judging.
The reconstruction data generation unit 34 is based on the X-ray intensity detected by each detection channel ch in correspondence with the distance from the center in the width direction of the fan-shaped X-ray beam 5 irradiated while rotating around the axis O. Arrange the projection data. Thereby, the same view data array as that shown in FIG. 4A can be obtained.
Thereafter, as in the filtering process described above, if the weight α in is individually determined in correspondence with the direction of the number of detection channels in the array of view data, the fan-shaped X-ray beam is the same as described above. Thus, it is possible to obtain new view data Eij that has been subjected to the filtering process in consideration of the influence of the rotation of 5.

なお、これまで述べてきたフィルタリング処理に用いる重みαinの値は、図示しないメモリ等の記憶装置に記憶させておく。重み選択部32および再構成データ生成部34は、記憶装置に適宜アクセスし、重みαinの値を入手する。 Note that the value of the weight α in used for the filtering processing described so far is stored in a storage device such as a memory (not shown). The weight selection unit 32 and the reconfiguration data generation unit 34 appropriately access the storage device and obtain the value of the weight α in .

再構成用データ生成部34は、生成した新たなビューデータEijに、必要に応じて再構成のための所定の所定の処理を施し、最終的に再構成用データを生成する。   The reconstruction data generation unit 34 performs predetermined predetermined processing for reconstruction on the generated new view data Eij as necessary, and finally generates reconstruction data.

図2に示す画像データ生成部36は、再構成用データ生成部34が生成した再構成用データを用いてバックプロジェクション等の再構成の演算処理を行ない、被検体1の断層面の画像データを生成する。
画像データ生成部36は、生成した画像データに基づいて必要に応じて所定の画像処理を施す。
以上の処理により生成された画像が、CRT(Cathode-Ray Tube)や液晶表示パネル等の表示装置25に表示される。
The image data generation unit 36 illustrated in FIG. 2 performs reconstruction calculation processing such as back projection using the reconstruction data generated by the reconstruction data generation unit 34, and generates image data of the tomographic plane of the subject 1. Generate.
The image data generation unit 36 performs predetermined image processing as necessary based on the generated image data.
The image generated by the above processing is displayed on a display device 25 such as a CRT (Cathode-Ray Tube) or a liquid crystal display panel.

上記のX線CT装置10を用いた、本発明に係る断層画像生成方法の手順を、図5を参照しながら簡単にまとめる。図5における(a)および(b)はいずれも本発明に係る断層画像生成方法の手順を示す図である。図5(a),(b)に示すように、本発明に係る断層画像生成方法の手順は様々に変形することができるが、図5(a)と図5(b)とは前処理段階における手順が一部入れ替わっているだけであるため、図5(a)に沿って手順を説明し、図5(b)の詳細な記載は省略する。   The procedure of the tomographic image generation method according to the present invention using the X-ray CT apparatus 10 will be briefly summarized with reference to FIG. 5A and 5B are diagrams showing the procedure of the tomographic image generation method according to the present invention. As shown in FIGS. 5A and 5B, the procedure of the tomographic image generation method according to the present invention can be modified in various ways, but FIGS. 5A and 5B are pre-processing stages. Since only a part of the procedure is replaced, the procedure will be described with reference to FIG. 5A, and detailed description of FIG. 5B will be omitted.

被検体1の断層像を得るためには、まず、被検体1の断層面の投影データを取得する(ステップST1)。
前述のように、X線源XLおよびX線検出器を軸Oまわりに回転させて被検体1をスキャンすることにより、複数のビューにおける断層面の投影データを得ることができる。
In order to obtain a tomographic image of the subject 1, first, projection data of the tomographic plane of the subject 1 is acquired (step ST1).
As described above, by scanning the subject 1 by rotating the X-ray source XL and the X-ray detector around the axis O, projection data of tomographic planes in a plurality of views can be obtained.

ステップST1において得られた投影データに、演算・制御装置23のビューデータ生成部30が、オフセット補正等の第1の前処理を施す(ステップST2)。
再構成用データ生成部34は、ビューデータ生成部30による第1の前処理の結果得られるビューデータに基づいて前述のフィルタリング処理を行なう(ステップST3)。
ステップST3において、再構成用データ生成部34は、ビュー間のビュー間隔Δθに基づいて重み選択部32が選択した重みのグループ内において各検出チャンネルchについて個々に決められている重みを用いてフィルタリング処理を実行する。
再構成用データ生成部34によるフィルタリング処理の結果、図4(b)に示すような新たなビューデータEijが生成される。
The view data generation unit 30 of the calculation / control apparatus 23 performs first preprocessing such as offset correction on the projection data obtained in step ST1 (step ST2).
The reconstruction data generation unit 34 performs the filtering process described above based on the view data obtained as a result of the first preprocessing by the view data generation unit 30 (step ST3).
In step ST3, the reconstruction data generation unit 34 performs filtering using weights individually determined for each detection channel ch in the weight group selected by the weight selection unit 32 based on the view interval Δθ between views. Execute the process.
As a result of the filtering process by the reconstruction data generation unit 34, new view data Eij as shown in FIG. 4B is generated.

再構成用データ生成部34は、生成した新たなビューデータEijにビームハードニング(BH)補正等の第2の前処理を施し、再構成用データを生成する(ステップST4)。
ビームハードニング補正とは、物質によってX線吸収率が異なることに起因する、X線が被検体1を透過する経路長と検出されたX線強度との非線形な関係を補正するための補正である。
ステップST2,3,4を、断層像の画像データを生成する前の前処理段階と呼ぶ。
The reconstruction data generation unit 34 performs second preprocessing such as beam hardening (BH) correction on the generated new view data Eij to generate reconstruction data (step ST4).
The beam hardening correction is a correction for correcting a non-linear relationship between the path length through which the X-ray passes through the subject 1 and the detected X-ray intensity resulting from the difference in X-ray absorption rate depending on the substance. is there.
Steps ST2, 3, and 4 are referred to as pre-processing steps before generating tomographic image data.

画像データ生成部36は、ステップST4において得られた再構成用データを用いて画像再構成の演算処理を行ない、被検体1の画像データを生成する(ステップST5)。
また、画像データ生成部36は、生成した画像データに基づくレンダリング等の後処理も実行する(ステップST6)。
ステップST6における後処理により、たとえば、断層像の色の変換や、2次元表示と3次元表示との切換等の処理が実行される。
The image data generation unit 36 performs image reconstruction calculation processing using the reconstruction data obtained in step ST4, and generates image data of the subject 1 (step ST5).
The image data generation unit 36 also performs post-processing such as rendering based on the generated image data (step ST6).
By post-processing in step ST6, for example, processing such as color conversion of tomographic images and switching between two-dimensional display and three-dimensional display is executed.

ステップST6において後処理が施された後の画像データに基づく断層像が、表示装置25に表示される(ステップST7)。   A tomographic image based on the image data that has been post-processed in step ST6 is displayed on display device 25 (step ST7).

以上により、軸Oからの距離に応じたフィルタリング処理を施し、扇形のX線ビーム5の回転による影響を考慮した補正を行なった断層像を得ることができる。
なお、上述のステップST3とステップST4との順序を入れ替えた図5(b)に示すように、本実施の形態に係るフィルタリング処理の工程は、画像データ生成前の前処理段階であれば任意のステップにおいて行なうことができる。
As described above, it is possible to obtain a tomographic image that has been subjected to the filtering process according to the distance from the axis O and corrected in consideration of the influence of the rotation of the fan-shaped X-ray beam 5.
As shown in FIG. 5B in which the order of step ST3 and step ST4 is changed, the filtering process according to the present embodiment is an arbitrary pre-processing stage prior to image data generation. This can be done in steps.

図6は、本実施の形態に係るX線CT装置10を用いて得られる断層像と、従来のX線CT装置による断層像の違いを示すための検証画像50の模式的な図である。
図6は、半径125[mm]の円筒形のファントムを被検体1として用い、このファントムの図1に示すxy平面における断層面の画像を示している。図6に示す検証画像50において、ラインL−Lよりも上側の部分が、本実施の形態に係る検出チャンネルch毎に重みを設定したフィルタリング処理を施して得られたチャンネル別重み画像50aを表わしている。ラインL−Lよりも下側の部分が、従来のように全検出チャンネルchに同じ重みを適用して補正した結果得られる同一重み画像50bを表わしている。
なお、図6は、円筒形のファントムの長手方向に沿う軸の中心を、図1に示す軸Oに一致させて撮影した結果を示している。
FIG. 6 is a schematic diagram of a verification image 50 for showing a difference between a tomographic image obtained by using the X-ray CT apparatus 10 according to the present embodiment and a tomographic image obtained by a conventional X-ray CT apparatus.
FIG. 6 shows an image of a tomographic plane in the xy plane shown in FIG. 1 using a cylindrical phantom having a radius of 125 [mm] as the subject 1. In the verification image 50 shown in FIG. 6, the portion above the line LL represents the channel-specific weight image 50a obtained by performing the filtering process in which the weight is set for each detection channel ch according to the present embodiment. ing. The lower part of the line L-L represents the same weight image 50b obtained as a result of correction by applying the same weight to all the detection channels ch as in the prior art.
FIG. 6 shows the result of photographing with the center of the axis along the longitudinal direction of the cylindrical phantom aligned with the axis O shown in FIG.

撮影に用いたファントムはポリプロピレン製であり、z軸方向に80[mm]の厚みを有している。
ファントム内部には複数の空隙が存在しており、これらの空隙に、図6に示すように空気ARと、テフロン(登録商標)TFと、X線吸収率が水とほぼ同じ水等価材WTとが適宜充填されている。
The phantom used for photographing is made of polypropylene and has a thickness of 80 [mm] in the z-axis direction.
A plurality of voids exist inside the phantom, and in these voids, as shown in FIG. 6, air AR, Teflon (registered trademark) TF, and water equivalent material WT having the same X-ray absorption rate as water, Are appropriately filled.

本実施の形態においては、前述のように検出チャンネル列7の検出チャンネルch毎に個別に重みを決めて、X線ビーム5の回転による影響を考慮した補正のためのフィルタリング処理を行なっている。このため、検証画像50の半径方向の外側と内側のような断層面の位置に応じて適切な補正を行なうことができる。その結果、図6に示すように材質が変わりX線吸収率が変化する部分において特に顕著なように、たとえば、軸Oから離れた外側においては同一重み画像50bのように画像が滲んで解像度が劣化することを抑制し、チャンネル別重み画像50aのように実質的に解像度を向上させることができる。また、軸O側においては、過補正になって本来材質に応じた画像が表示される部分が窪んで白く表示されるアーチファクトが発生することを防止することができる。
以上により、断層像全面において解像度を均一化することができる。断層像全面において解像度が均一であると画像に違和感がなく非常に見易くなるため、総合的に画質は向上するといえる。
また、チャンネル別重み画像50aのように半径方向に沿って画質が均一になるように重みの値を調整するため、領域Re1,Re2のように、半径方向に沿った方向であっても同じ材質であれば領域Re1,Re2内の各画素の値の標準偏差はほぼ同じとなる。このように、同じ材質の領域の各画素の値の標準偏差が均一となることからも、本実施の形態により得られる画像の画質は向上する。
本実施の形態に係る断層像生成方法を用いることにより、従来のように各画素の値の標準偏差が均一でなかった場合に各検出チャンネルchの重みではなく標準偏差が小さい領域により多く放射線(X線)が照射されるようにして各画素の標準偏差を均一化する必要がなくなり、被検体の放射線被曝量を低減することもできる。
In the present embodiment, as described above, the weighting is individually determined for each detection channel ch in the detection channel row 7 and the filtering process for correction is performed in consideration of the influence of the rotation of the X-ray beam 5. For this reason, it is possible to perform appropriate correction according to the position of the tomographic plane such as the outer side and the inner side of the verification image 50 in the radial direction. As a result, as shown in FIG. 6, the image blurs like the same weight image 50 b on the outer side away from the axis O, for example, in a portion where the material changes and the X-ray absorption rate changes. Deterioration can be suppressed, and the resolution can be substantially improved like the weighted image 50a for each channel. Further, on the axis O side, it is possible to prevent occurrence of an artifact that is overcorrected and a portion where an image according to the material is originally displayed is depressed and displayed in white.
As described above, the resolution can be made uniform over the entire tomographic image. If the resolution is uniform over the entire tomographic image, the image has no sense of incongruity and becomes very easy to see, so it can be said that the image quality is improved overall.
In addition, since the weight value is adjusted so that the image quality is uniform along the radial direction as in the channel-specific weight image 50a, the same material is used even in the direction along the radial direction as in the regions Re1 and Re2. If so, the standard deviations of the values of the pixels in the regions Re1 and Re2 are substantially the same. Thus, since the standard deviation of the values of the pixels in the region of the same material becomes uniform, the image quality of the image obtained by this embodiment is improved.
By using the tomographic image generation method according to the present embodiment, when the standard deviation of the value of each pixel is not uniform as in the prior art, more radiation (in the region where the standard deviation is smaller than the weight of each detection channel ch) X-rays) can be irradiated so that the standard deviation of each pixel need not be made uniform, and the radiation exposure dose of the subject can be reduced.

なお、上記実施の形態および図面に記載の内容は本発明を説明するための一例であり、本発明は上記の内容に限定されない。たとえば、軸Oの位置は、X線焦点3と検出チャンネル列7の中心部との間において、適宜変更することができる。また、断層像生成に利用可能であれば、X線以外のγ線等の他の放射線を用いてもよい。
また、たとえば、ビュー間隔Δθを変化させたときに、その変化量が画像の解像度にそれほど影響を及ぼさない程度の大きさの場合には、異なるビュー間隔Δθに対して同じ重みの値を用いてもよい。ただし、この場合にも検出チャンネルch毎には重みの値は異ならせる。
In addition, the content described in the said embodiment and drawing is an example for demonstrating this invention, and this invention is not limited to said content. For example, the position of the axis O can be appropriately changed between the X-ray focal point 3 and the center portion of the detection channel row 7. Further, other radiation such as γ rays other than X-rays may be used as long as it can be used for tomographic image generation.
Also, for example, when the view interval Δθ is changed, if the amount of change does not significantly affect the resolution of the image, the same weight value is used for different view intervals Δθ. Also good. In this case, however, the weight value is different for each detection channel ch.

本発明は、生体の断層像を生成するCT装置に利用することができる。また、生体に限らず、投影データを用いた非生体の断層像生成にも本発明を利用することができる。   The present invention can be used in a CT apparatus that generates a tomographic image of a living body. Further, the present invention can be used not only for living bodies but also for non-living tomographic image generation using projection data.

本発明の実施の形態に係るX線CT装置の概略的な構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1に示すX線CT装置の演算・制御装置のうち、断層像データの生成のための演算機能に係る機能の概略構成を示した機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of functions related to a calculation function for generating tomographic image data in the calculation / control apparatus of the X-ray CT apparatus shown in FIG. 1. 検出チャンネル列の各検出チャンネルと、各ビューデータに付与する重みの値との対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of each detection channel of a detection channel row | line | column, and the value of the weight provided to each view data. 図1に示すX線CT装置を用いて得られるビューデータを示す図であり、(a)はフィルタリング処理前のビューデータを示しており、(b)はフィルタリング処理後のビューデータを示している。It is a figure which shows the view data obtained using the X-ray CT apparatus shown in FIG. 1, (a) has shown the view data before filtering processing, (b) has shown the view data after filtering processing . (a)は本発明に係る断層画像生成方法の手順を示す図であり、(b)はその変形例を示す図である。(A) is a figure which shows the procedure of the tomographic image generation method which concerns on this invention, (b) is a figure which shows the modification. 本実施の形態に係るX線CT装置を用いて得られる断層像と、従来のX線CT装置による断層像の違いを示すための検証画像の模式的な図である。It is a typical figure of the verification image for showing the difference of the tomogram obtained using the X-ray CT apparatus concerning this embodiment, and the tomogram by the conventional X-ray CT apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1…被検体
2…投影データ取得部
5…X線ビーム
7…検出チャンネル
10…X線CT装置(放射線断層画像装置)
10A…X線CT装置本体
10B…コンソール
23…演算・制御装置
30…ビューデータ生成部
32…重み選択部
34…再構成用データ生成部
36…画像データ生成部
XL…X線源
ch…検出チャンネル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Subject 2 ... Projection data acquisition part 5 ... X-ray beam 7 ... Detection channel 10 ... X-ray CT apparatus (radiation tomography apparatus)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10A ... X-ray CT apparatus main body 10B ... Console 23 ... Calculation / control apparatus 30 ... View data generation part 32 ... Weight selection part 34 ... Reconstruction data generation part 36 ... Image data generation part
XL ... X-ray source
ch: Detection channel

Claims (12)

扇形に放射線ビームを放出する放射線源と、
被検体を挟んで前記放射線源に対向して配置され、扇形の前記放射線ビームを検出する複数の検出チャンネルを一列に配列した検出チャンネル列を少なくとも1列備える放射線検出器と
を有し、撮影断層面内において回転軸を中心として前記被検体の周囲から前記放射線ビームを放出して前記被検体を通過した当該放射線ビームを前記放射線検出器で検出し、前記回転軸を中心として所定角度ずつずれた複数のビューにおいて前記被検体の前記撮影断層面の投影データを取得する投影データ取得手段と、
前記投影データから得られる前記ビュー毎のビューデータに関し、あるビューと当該ビューの前後の所定個のビューとにおける前記ビューデータを、それぞれ所定の重みを付与して加算するフィルタリング処理を施して前記ビュー毎に再構成用データを生成し、当該再構成用データに基づいて前記撮影断層面の画像データを計算して再構成する再構成手段と
を有し、
前記フィルタリング処理において前記ビューデータに付与する前記重みが、前記複数の検出チャンネルの前記検出チャンネル毎に個別に決められる
放射線計算断層画像装置。
A radiation source that emits a radiation beam in a fan shape; and
A radiation detector comprising at least one detection channel array arranged in a row with a plurality of detection channels for detecting the fan-shaped radiation beam arranged opposite to the radiation source with the subject interposed therebetween, In the plane, the radiation beam is emitted from the periphery of the subject around the rotation axis, and the radiation beam passing through the subject is detected by the radiation detector, and shifted by a predetermined angle around the rotation axis. Projection data acquisition means for acquiring projection data of the imaging tomographic plane of the subject in a plurality of views;
Relates view data for each of the views obtained from the projection data, the view of the view data in a predetermined number of views before and after a certain view and the view, respectively subjected to filtering processing for adding by applying a predetermined weight Reconstructing means for generating reconstruction data every time, calculating image data of the imaging tomographic plane based on the reconstruction data, and reconstructing
The radiation calculation tomographic image apparatus, wherein the weight to be given to the view data in the filtering process is individually determined for each of the detection channels of the plurality of detection channels.
前記検出チャンネル列の前記検出チャンネル毎の前記重みが、扇形の前記放射線ビームの幅方向に沿った中央からの距離に応じて変化している
請求項1に記載の放射線計算断層画像装置。
The radiation computed tomography apparatus according to claim 1, wherein the weight for each detection channel in the detection channel array changes according to a distance from a center along a width direction of the fan-shaped radiation beam.
前記重みは、前記フィルタリング処理により、前記中央側から前記検出チャンネル列の外側部分に向かうに従ってより強い強調処理を行なうための値となっている
請求項2に記載の放射線計算断層画像装置。
The radiation computed tomography apparatus according to claim 2, wherein the weight is a value for performing stronger emphasis processing from the center side toward an outer portion of the detection channel row by the filtering processing.
前記重みは、前記フィルタリング処理により、前記検出チャンネル列の外側部分から前記中央側に向かうに従ってより強い平滑化処理を行なうための値となっている
請求項2に記載の放射線計算断層画像装置。
The radiation computed tomography apparatus according to claim 2, wherein the weight is a value for performing a stronger smoothing process from the outer part of the detection channel sequence toward the center by the filtering process.
前記重みは、前記中央側においては前記フィルタリング処理により平滑化処理を行なうための値となっており、前記検出チャンネル列の外側部分においては前記フィルタリング処理により強調処理を行なうための値となっている
請求項2に記載の放射線計算断層画像装置。
The weight is a value for performing a smoothing process by the filtering process on the center side, and a value for performing an emphasizing process by the filtering process on an outer portion of the detection channel sequence. The radiation computed tomography apparatus according to claim 2.
前記複数のビューに関し、異なるビュー間隔には異なる重みを、前記検出チャンネル毎の前記重みとして用いる
請求項1〜5のいずれかに記載の放射線計算断層画像装置。
The radiation computed tomography apparatus according to claim 1, wherein different weights are used as the weights for the detection channels with respect to different view intervals with respect to the plurality of views.
扇形に放射線ビームを放出する放射線源と、被検体を挟んで前記放射線源に対向して配置され、扇形の前記放射線ビームを検出する複数の検出チャンネルを一列に配列した検出チャンネル列を少なくとも1列備える放射線検出器とを有し、当該放射線検出器の検出値から得られる投影データに基づいて前記被検体の撮影断層面の画像データを計算して再構成する放射線計算断層画像装置を用いた断層画像生成方法であって、
前記撮影断層面内において回転軸を中心として前記被検体の周囲から前記放射線ビームを放出して被検体を通過した当該放射線ビームを前記放射線検出器で検出し、前記回転軸を中心として所定角度ずつずれた複数のビューにおいて前記被検体の前記撮影断層面の前記投影データを取得する投影データ取得ステップと、
前記投影データから得られる前記ビュー毎のビューデータに関し、あるビューと当該ビューの前後の所定個のビューとにおける前記ビューデータを、それぞれ所定の重みを付与して加算するフィルタリング処理を施すフィルタリングステップと
を有し、
前記フィルタリングステップにおいて、前記複数の検出チャンネルの検出チャンネル毎に個別に決めた前記重みを用いて、前記フィルタリング処理を行なう
断層画像生成方法。
A radiation source that emits a radiation beam in a fan shape and at least one detection channel row that is arranged to face the radiation source with a subject interposed therebetween and in which a plurality of detection channels that detect the fan-shaped radiation beam are arranged in a row. And a tomography using a radiation calculation tomographic apparatus that calculates and reconstructs image data of the imaging tomographic plane of the subject based on projection data obtained from detection values of the radiation detector. An image generation method comprising:
Within the imaging tomographic plane, the radiation beam is emitted from the periphery of the subject around the rotation axis and passed through the subject, and the radiation detector detects the radiation beam, and the predetermined angle around the rotation axis. A projection data acquisition step of acquiring the projection data of the imaging tomographic plane of the subject in a plurality of shifted views;
A filtering step of applying a filtering process for adding the view data in a certain view and a predetermined number of views before and after the view with respect to the view data obtained from the projection data by adding a predetermined weight; Have
A tomographic image generation method for performing the filtering processing using the weights individually determined for each of the plurality of detection channels in the filtering step.
前記フィルタリングステップにおいて、前記検出チャンネル列の前記検出チャンネルのそれぞれに対する前記重みを、扇形の前記放射線ビームの幅方向に沿った中央からの距離に応じて変化させて前記フィルタリング処理を行なう
請求項7に記載の断層画像生成方法。
8. The filtering process is performed in the filtering step by changing the weight for each of the detection channels in the detection channel row according to a distance from the center along the width direction of the fan-shaped radiation beam. The tomographic image generation method described.
前記重みを、前記フィルタリング処理により、前記中央側から前記検出チャンネル列の外側部分に向かうに従ってより強い強調処理を行なうための値とする
請求項8に記載の断層画像生成方法。
The tomographic image generation method according to claim 8, wherein the weight is set to a value for performing stronger emphasis processing from the center side toward an outer portion of the detection channel sequence by the filtering processing.
前記重みを、前記フィルタリング処理により、前記検出チャンネル列の外側部分から前記中央側に向かうに従ってより強い平滑化処理を行なうための値とする
請求項8に記載の断層画像生成方法。
The tomographic image generation method according to claim 8, wherein the weight is a value for performing a stronger smoothing process from the outer part of the detection channel sequence toward the center side by the filtering process.
前記重みを、前記中央側においては前記フィルタリング処理により平滑化処理を行なうための値とし、前記検出チャンネル列の外側部分においては前記フィルタリング処理により強調処理を行なうための値とする
請求項8に記載の断層画像生成方法。
The weight is a value for performing smoothing processing by the filtering processing on the center side, and a value for performing enhancement processing by the filtering processing on an outer portion of the detection channel sequence. Tomographic image generation method.
前記フィルタリングステップにおいて、前記検出チャンネル毎に、前記複数のビューのビュー間隔が異なる場合には異なる重みを複数の重みの中から1つ選択し、選択した当該重みを用いて前記フィルタリング処理を行なう
請求項7〜11のいずれかに記載の断層画像生成方法。
In the filtering step, when the view intervals of the plurality of views are different for each detection channel, one different weight is selected from the plurality of weights, and the filtering process is performed using the selected weight. Item 12. The tomographic image generation method according to any one of Items 7 to 11.
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