JP4538142B2 - 断層写真像作成方法及び断層写真像作成装置。 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は複数列のX線検出器を有する螺旋走査CT装置の螺旋走査により得られた投影データ配列から、より高画質の断層写真像を作成する断層写真像作成方法及び断層写真像作成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来単一の検出器を有する螺旋走査CT装置による螺旋走査により得られた投影データから断層写真像を作成する場合、投影データに対して180度対向補間法や、360度補間法などにより形状やサイズが不変で、かつヘリカルピッチによっても変化しない加重関数を加重して加重投影データを得、得られた加重投影データを再構成することにより断層写真像を作成している。
【0003】
また複数列の検出器を有する螺旋走査CT装置による螺旋走査により得られた投影データ配列から断層写真像を作成する方法としては、例えば特開平8−263638号公報に記載された断層写真像作成方法が知られている。
前記公報の断層写真像作成方法は、螺旋走査CT装置による螺旋走査で得られた投影データ配列から断層写真像を作成する際、投影データ配列に対して、各々列に応じて対向関係にあるデータ(対向データ補間)を含み、かつヘリカルピッチに依存したサイズ不変の加重関数を加重して加重投影データ配列を得、得られた加重投影データ配列を再構成することにより断層写真像を作成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記公報に記載の断層写真像作成方法では、各検出器により得られた投影データ配列に加重関数を加重することにより得られた加重投影データ配列は、相互に連続性が低いため、各加重投影データ配列の端部でアーチファクトが発生すると共に、ヘリカルピッチに画質が大きく依存しているため、ごく限られたヘリカルピッチでしか高画質の断層写真像が得られないなどの問題がある。
【0005】
また螺旋走査時のスライス厚は、撮影条件により決定されてしまうため、投影データを再構成して断層写真像を作成する段階では、スライス厚を変更できないなどの問題もある。
【0006】
かかる問題点を解決する方法として、例えば米国特許第5301108号公報で、Z Filterによる断層写真像作成方法が提案されているが、この方法では処理工程数が増加するため、処理に時間がかかって作業能率が悪いなどの問題がある。
【0007】
本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされたもので、投影データ配列の端部でアーチファクトが発生することがなく、かつ処理速度を低下させずに高画質の断層写真像が得られるようにした、断層写真像作成方法及び断層写真像作成装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の断層写真像作成方法は、複数列のX線検出器を有する螺旋走査CT装置により被検体を螺旋走査し、得られた投影データ配列より断層写真像を作成する断層写真像作成方法であって、前記螺旋走査により得られた投影データ配列に、予め設定された条件を基に算出された任意なスライス厚の断層写真像を作成できる形状可変可能な加重関数を加重して、加重投影データ配列を得ると共に、得られた加重投影データ配列を再構成することにより、断層写真像を作成するようにしたものである。
【0009】
前記方法により、加重関数のビュー方向の広がり量を、加重関数の形状を変化させることにより可変することができるため、ヘリカルピッチに依存することなく補正が可能になると共に、加重関数のビュー方向の幅を可変することにより、隣接する投影データ配列同士が互いに誤差を補正し合うため、加重投影データ配列の端部に発生するアーチファクトを解消することができ、これによって高画質の断層写真像が容易に得られるようになる。
【0010】
また加重関数のビュー方向の幅を可変することにより、作成される断層写真像のスライス厚を断層写真像作成段階でも変更することができるようになると共に、従来のZ Filterによる断層写真像作成方法に比べて工程数が増加することがないため、処理に時間がかかって作業能率が悪いなどの問題点も解消することができる。
【0011】
前記目的を達成するため本発明の断層写真像装置は、複数列のX線検出器を有する螺旋走査CT装置により被検体を螺旋走査し、得られた投影データ配列より断層写真像を作成する断層写真像作成装置であって、加重関数用パラメータ及び撮影用パラメータを設定するパラメータ設定手段と、前記パラメータ設定手段により設定されたパラメータを基に任意なスライス厚の断層写真像を作成できる形状可変可能な加重関数を算出する加重関数算出手段と、前記X線検出器により検出された投影データ配列に前記加重関数を加重する関数加重手段と、前記関数加重手段により加重された加重投影データ配列を再構成することにより断層写真像を作成する断層写真像作成手段とより構成したものである。
【0012】
前記構成により、加重関数のビュー方向の広がり量により、加重関数の形状を可変することができるため、ヘリカルピッチに依存することなく補正が可能になると共に、隣接する投影データ配列同士が互いに誤差を補正し合うため、連続性の高い加重を容易に実現できる上、加重投影データ配列の端部に発生するアーチファクトを解消することができ、これによって高画質の断層写真像が容易に得られるようになる。
【0013】
また加重関数のビュー方向の幅を可変することにより、作成される断層写真像のスライス厚を断層写真像作成段階でも変更することができるようになると共に、従来のZ Filterによる断層写真像作成方法に比べて工程数が増加することがないため、処理に時間がかかって作業能率が悪いなどの問題点も解消することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳述する。
図1及び図2は断層写真像作成装置の構成図で、装置全体を統括するホストコンピュータ1と、X線を発生させるX線発生装置2と、X線発生装置2より発生されたX線を検出するX線検出器3と、回転自在な回転盤4aにより被検体9を連続的に螺旋走査するX線CT装置4と、前処理や画像再構成処理及び各種の解析処理などを行う画像処理装置5と、X線発生装置2に高電圧を供給する高電圧発生装置6と、被検体9を載せる患者テーブル7及び画像処理装置5が作成した断層写真像を表示する表示装置8とにより構成されている。
【0015】
図2は前記X線CT装置4の詳細図を示すもので、回転自在な回転盤4aに、被検体9に向けてX線を照射するX線発生装置2と、複数列、例えば4列の平面センサよりなるX線検出器3が、被検体9を挟んで対向するよう設置されていて、回転盤4aの回転中心とほぼ合致するZ軸方向へ移動される被検体9に向けてX線発生器2よりX線を照射しながら回転盤4aを回転させることにより、被検体9をX線で螺旋走査できるように構成されている。
【0016】
また被検体9を透過したX線は、X線検出器3により検出されて、図3に示すような4列の投影データ配列として画像処理装置5へ送られ、画像処理装置5により画像処理されるようになっている。
図3は前記断層写真像作成装置を使用して断層写真像を作成する断層写真像作成方法の概要を示すもので、加重関数広がり量を任意に設定して、設定加重関数広がり量に対応した加重関数を作成すると共に、得られた4列の投影データ配列の各々に対して、作成した加重関数を所望のスライス位置範囲に対応する位相に加重して、加重投影データ配列を得るようになっている。
【0017】
そして得られた加重投影データ配列の各列において、他列と重複している部分は正規化を行い、対応する位相同士は加算すると共に、ビュー方向において再構成位置を中心に2πのサイズからはみ出た領域は、2π前後する対応するビュー位置へ加算することににより再構成用投影データとし、得られた再構成用投影データを再構成することにより、断層写真像を得ている。
【0018】
また図4の(イ)及び(ロ)は、投影データ配列に加重する加重関数の説明図で、加重関数は加重関数広がり量の設定値により異なった形状となる関数であり、加重関数広がり量は断層写真像を作成する際に、ホストコンピュータ1において任意に設定することができるようになっている。
加重関数は設定加重関数広がり量に対応するビュー方向サイズを持ち、加重関数の積分値が変化しないような関数であり、積分値を一定にするのはエネルギー量を一定に保つためである(エネルギー保存の法則)。
【0019】
もしここで積分値を変化するのであれば、CT値も実際の値から変化することになり、本発明における加重関数の一例では、加重係数がビュー方向に線形的に変化する場合には、加重関数広がり量が0のとき方形状の関数となり、0から1までのとき、つまり、隣接するビューとのみ加重関数が重なりをもつときは、図4の(イ)に示すように台形状の関数となり、また、1以上となるときには、図4の(ロ)に示すように三角形状の関数となる。
以下にビュー方向に線形的に加重係数が変化する加重関数の一例を示す。
ヘリカルピッチpが整数の場合、投影データ列数n、X線検出器3のZ軸間隔d、患者テーブル送り速度s、加重関数のビュー方向広がり量をPview、各投影データ配列の列番号をa(ここで、aは1,2,3,,,n)とすると、前記加重関数は、Wa(β,α)(ここで、aは1,2,3,,,n)として表すと、
【0020】
【数1】
【0021】
n=pであれば、
Aa=1.0 [a=1,2,3,,,n]
である加重関数であり、ここでヘリカルピッチが小数値である場合には、加重関数はヘリカルピッチが整数である場合の加重関数において重複するビューを正規化した関数で表される。
なお前記加重関数は、加重係数をビュー方向に線形的に変化されているが、これに限定されず、3x2−2x3といった関数の2極値間の点対称的な変化を利用し非線形に変化させてもよく、この場合は以下の一例に示すような加重関数となる。
【0022】
【数2】
【0023】
また、線形的に変化させるときと同様に、ヘリカルピッチが小数値である場合には、加重関数はヘリカルピッチが整数である場合の加重関数において重複するビューを正規化した関数で表される。
【0024】
一方図5の(イ)ないし(ハ)は投影データ配列に加重関数を加重する位置(位相)を示す説明図で、加重関数は、各列の投影データにおいて、再構成Z位置が加重関数の中心位置となるような範囲に加重しており、前記加重関数においてはビューがβ=0の位置を再構成Z位置となるように加重している。
【0025】
次に前記断層写真像作成装置を使用して断層写真像を作成する手順を図6に示すフローチャートを参照して説明する。
被検体9の断層写真像を作成するに当っては、まずステップ1で、ホストコンピュータ1の図示しない入力手段から、撮影用パラメータと加重関数の形状を決定するパラメータ及びビュー方向広がり量Pviewを入力すると、これらのパラメータはホストコンピュータ1のメモリに格納される。
次にステップ2でホストコンピュータ1のメモリに格納された加重関数用パラメータが読み出されると共に、ステップ3では、ステップ2で読み出されたパラメータを基に加重関数が算出される。
【0026】
一方ステップ4では、ホストコンピュータ1のメモリに格納されている撮影用パラメータが読み出されてX線CT装置4へ送られると、ステップ5でX線CT装置4の回転盤4aが回転を開始して、回転盤4aの回転中心軸と合致するZ軸方向へ移動される被検体9を螺旋走査し、X線検出器3で検出された4列投影データ配列が画像処理装置5へ送られる。
画像処理装置5は、X線検出器3より入力された4列の投影データ配列に、ステップ3で算出された加重関数を加重して、加重投影データ配列を得る(ステップ6)。
【0027】
その後ステップ7へ進んで、ステップ6で得られた加重投影データ配列をステップ7でバックプロジェクション(Back Projection)することにより断層写真像を作成するもので、得られた断層写真像はステップ8で表示装置8に表示される。
【0028】
なお前記フローチャートのステップ3で加重関数を算出する際、加重関数用パラメータを、加重関数形状が所望のスライス厚及び任意に補正できるように調整するが、より薄いスライス厚(高体軸分解能)でアーチファクトの発生が効果的に解消できる加重関数が作成されるように調整を行うことが望ましい。
【0029】
また前記実施の形態では、4列の検出器から4列の投影データを得、これに単純な線形関数を加重関数の中心対称に組み合わせた加重関数を加重することで、加重投影データ配列を得ているが、これに限定されず、2以上の列で構成される多列検出器または平面検出器から、2以上の投影データ配列を得、非線形関数を非中心対称に組み合わせたものを加重関数として加重することにより加重投影データ配列を得てもよく、またヘリカルピッチも3や4に限定されるものではなく、投影データ配列より小さい値であれば、1.5や2.5などといった小数値でもよい。
【0030】
さらに加重関数を用いた螺旋補正方法では、投影データ配列から断層写真を作成する際、各投影データ配列を投影角度毎に均一に使用するためと、加重関数の均一性を保持するため、実データと対向データの加重関数の和を一定にする必要があるが、本発明の実施の形態では、加重関数により補正された後の加重投影データの均一性が保たれるようにするため、加重関数がビュー方向に傾斜する位相においては、近接する別の投影データに逆向きに傾斜する加重関数を加重することで均一性を維持している。
【0031】
また前記実施の形態では、加重関数のサイズ、形状を決定するパラメータにPviewのみを用いて簡易的に加重関数を変化させているが、これに限定されず、複数のPviewパラメータを用いることにより、より多次元に変化をさせても構わないことは勿論である。
【0032】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、加重関数のビュー方向の広がり量により、加重関数の形状を可変することができるため、ヘリカルピッチに依存することなく補正が可能になると共に、隣接する投影データ配列同士が互いに誤差を補正し合うため、連続性の高い加重を容易に実現できる上、投影データ配列の端部に発生するアーチファクトを解消することができ、これによって高画質の断層写真像が容易に得られるようになる。
【0033】
また加重関数のビュー方向の幅を可変することにより、作成される断層写真像のスライス厚を断層写真像作成段階でも変更することができるようになると共に、従来のZ Filterによる断層写真像作成方法に比べて工程数が増加することがないため、処理に時間がかかって作業能率が悪いなどの問題点も解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態になる断層写真像作成装置の構成図である。
【図2】本発明の実施の形態になる断層写真像作成装置の螺旋走査CT装置を示す正面図である。
【図3】本発明の実施の形態になる断層写真像作成方法を示す説明図である。
【図4】(イ)及び(ロ)は本発明の実施の形態になる断層写真像作成方法に使用する加重関数の説明図である。
【図5】(イ)ないし(ハ)は本発明の実施の形態になる断層写真像作成方法により断層写真像を作成する際に加重する加重関数の加重位置を示す説明図である。
【図6】本発明の実施の形態になる断層写真像作成方法の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 ホストコンピュータ
2 X線発生装置
3 X線検出器
4 螺旋走査CT装置
5 画像処理装置
6 高電圧発生装置
7 患者テーブル
8 表示装置
9 被検体
Claims (4)
- 複数列のX線検出器を有する螺旋走査CT装置により被検体を螺旋走査し、得られた投影データ配列より断層写真像を作成する断層写真像作成方法であって、
加重関数のビュー方向の広がり量を設定し、前記螺旋走査により得られた各列の投影データ配列に、前記広がり量を基に算出されたビュー方向の積分値が一定である加重関数を所望のスライス位置に対応するように加重して、所望のスライス位置の加重投影データ配列を得ると共に、得られた加重投影データ配列を再構成することにより、断層写真像を作成することを特徴とする断層写真像作成方法。 - 請求項1に記載の断層写真像作成方法において、
所望のスライス厚の断層写真像が作成されるように前記広がり量を設定することを特徴とする断層写真像作成方法。 - 複数列のX線検出器を有する螺旋走査CT装置により被検体を螺旋走査し、得られた投影データ配列より断層写真像を作成する断層写真像作成装置であって、
加重関数のビュー方向の広がり量を設定するパラメータ設定手段と、
前記パラメータ設定手段により設定された前記広がり量を基にビュー方向の積分値が一定である加重関数を算出する加重関数算出手段と、
前記X線検出器により検出された各列の投影データ配列に前記加重関数を所望のスライス位置に対応するように加重し所望のスライス位置の加重投影データ配列を算出する関数加重手段と、
前記加重投影データ配列を再構成することにより断層写真像を作成する断層写真像作成手段とを具備したことを特徴とする断層写真像作成装置。 - 請求項3の断層写真像作成装置において、
前記パラメータ設定手段は、所望のスライス厚の断層写真像が作成されるように前記広がり量を設定することを特徴とする断層写真像作成装置。
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