JP4600661B2 - X-ray CT system - Google Patents
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Description
本発明は、例えばプリント配線基板等に搭載されている電子部品等、工業製品の内部欠陥や内部構造等を非破壊のもとに調査すべく、その断層像を得るための産業用のX線CT装置に関する。 The present invention relates to an industrial X-ray for obtaining a tomographic image of non-destructive investigation of internal defects and internal structures of industrial products such as electronic components mounted on a printed wiring board. The present invention relates to a CT apparatus.
産業用のX線CT装置においては、一般に、図9に模式的平面図を示すように、互いに対向配置されたX線源71とX線検出器72の間に、X線光軸Lに直交する軸Rの回りに回転する回転ステージ73を配置し、その回転ステージ73上に被写体Wを保持した状態でX線を照射しつつ、回転ステージ73を所定の微小角度ずつ回転させるごとにX線検出器72からのX線透過データを取り込む。そして、その取り込んだX線透過データを用いて、回転ステージ73の回転軸Rに直交する平面に沿った被写体Wの断層像を再構成する。
In general, an X-ray CT apparatus for industrial use is orthogonal to the X-ray optical axis L between an
この図9からも明らかなように、X線検出器72により計測されるX線透過データを用いて再構成可能な断層像の領域は、図9においてCで表される円の内部であり、図9の設定において撮影したX線透過データを用いて再構成される断層像は円形となる。また、被写体Wのうちの一部を関心領域として撮影する場合には、X線源71、X線検出器72および回転テーブル73の位置関係を調整して、その関心領域が視野内に入るように設定した状態で撮影するのであるが、その場合における関心領域も円で設定される(例えば特許文献1参照)。
As is clear from FIG. 9, the tomographic image area that can be reconstructed using the X-ray transmission data measured by the
また、X線源71からコーンビーム状のX線を出力して2次元のX線検出器72でその透過X線を検出するコーンCT装置においては、一度のCT撮影により得られるX線透過データを用いて再構成可能な断層像の領域は概ね円筒となり、関心領域の設定とスライス範囲(再構成すべき回転軸R方向への範囲)を設定して3次元像を得る場合には、円形の断層像を多数枚積層してなる円筒体で囲まれた範囲内の3次元像が得られる。
Further, in a cone CT apparatus that outputs cone beam-shaped X-rays from the
更に、CT撮影して例えば被写体全体の断層像を再構成した後、その断層像上で特定の部位を拡大して再構成する、いわゆる拡大再構成演算においては、その拡大再構成すべき領域を関心領域として設定するのであるが、その関心領域は正方形もしくは円で設定され、その正方形の位置、大きさ、および姿勢を変化させることによって拡大再構成領域が設定される。3次元像の場合にはその正方形を断面形状としてスライス範囲を高さとする直方体となる。
ところで、以上のような従来のX線CT装置における円形の関心領域の設定では、その円形領域内が被写体の断面が満たしている場合を除いて、再構成領域内に被写体が存在しない領域が存在することになる。例えばプリント基板を被写体とする場合、通常、図9に例示したように、被写体Wである基板を立てた状態でその側方からX線を照射して撮影することが一般的に行われるのであるが、この場合、図10に示すように、再構成演算領域C内に被写体Wの断層像W′以外の空気で占められた領域が多く存在し、その空間の領域の再構成演算時間が無駄になっている。 By the way, in the setting of the circular region of interest in the conventional X-ray CT apparatus as described above, there is a region in which the subject does not exist in the reconstruction region, unless the circular region is filled with the cross section of the subject. Will do. For example, when a printed circuit board is used as a subject, generally, as illustrated in FIG. 9, it is generally performed to shoot by irradiating X-rays from the side with the substrate being the subject W standing up. However, in this case, as shown in FIG. 10, there are many areas occupied by air other than the tomographic image W ′ of the subject W in the reconstruction calculation area C, and the reconstruction calculation time for the space area is wasted. It has become.
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、効率的に再構成演算を行うことができ、もって再構成演算時間の短縮を図ることのできるX線CT装置の提供をその課題としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an X-ray CT apparatus capable of efficiently performing a reconstruction operation and thereby shortening the reconstruction operation time. .
上記の課題を解決するため、本発明のX線CT装置は、互いに対向配置されたX線源とX線検出器の間に、被写体を保持してX線光軸に直交する回転軸を中心として回転する回転ステージが配置されているとともに、その回転ステージを回転させつつ所定の角度ごとに取り込んだ被写体のX線透過データを用いて、上記回転軸に直交する平面に沿った被写体の断層像を再構成する再構成演算手段を備えたX線CT装置において、上記X線透過データを用いて予備的に再構成演算された断層像上で、被写体の輪郭を囲む形状の閉ループを描画する描画手段を備え、上記再構成演算手段は、その描画された閉ループの内側領域を関心領域としてその内側のみの断層像を再構成演算するように構成されていることによって特徴づけられる(請求項1)。 In order to solve the above-described problems, an X-ray CT apparatus according to the present invention has a subject held between an X-ray source and an X-ray detector arranged opposite to each other, and a rotation axis orthogonal to the X-ray optical axis is centered. And a tomographic image of the subject along the plane perpendicular to the rotation axis using the X-ray transmission data of the subject taken at every predetermined angle while rotating the rotary stage. In the X-ray CT apparatus provided with the reconstruction calculation means for reconstructing the image, the drawing for drawing the closed loop of the shape surrounding the contour of the subject on the tomographic image preliminarily reconstructed using the X-ray transmission data comprising means, the reconstruction operation unit, its characterized by being configured to reconstruct calculating a tomographic image of the inside only the inner region of the drawn closed loop as a region of interest (claim 1 .
ここで、本発明においては、上記描画手段は、上記閉ループの内側に任意形状の第2の閉ループを描画する機能を備え、上記再構成演算手段は、これらの2つの閉ループで囲まれた環状の領域を関心領域としてその領域内のみの断層像を再構成演算するように構成すること(請求項2)ができる。 Here, in the present invention, the drawing means has a function of drawing a second closed loop having an arbitrary shape inside the closed loop, and the reconstruction calculating means has an annular shape surrounded by these two closed loops. It is possible to configure so that the tomographic image only in the region is reconstructed and calculated with the region as the region of interest.
また、本発明においては、上記描画手段に代えて、上記予備的に再構成演算された断層像上で、その輝度情報をもとに、被写体像を囲む形状の閉ループを自動的に形成する画像処理手段を備え、上記再構成演算手段は、その形成された閉ループの内側領域を関心領域としてその内側のみの断層像を再構成演算するように構成すること(請求項3)ができる。 In the present invention, instead of the drawing means, an image that automatically forms a closed loop that surrounds the subject image based on the luminance information on the preliminarily reconstructed tomographic image. comprising a processing unit, the reconstruction operation means can (claim 3) configured to reconstruct calculating a tomographic image of the inside only the inner region of the formed closed loop as a region of interest.
また、上記画像処理手段についても、内部にX線の透過しやすい部位を備えた被写体の撮影に際して、被写体像を包含する閉ループに加え、その閉ループ内に位置してX線の透過しやすい部位を包含する第2の閉ループを自動形成する機能を備え、上記再構成演算手段は、これら2つの閉ループで囲まれた環状の領域を関心領域としてその領域内のみの断層像を再構成演算するように構成すること(請求項4)もできる。In addition to the closed loop including the subject image, in addition to the closed loop that includes the subject image, the image processing means also includes a portion that is easy to transmit X-rays. A function of automatically forming a second closed loop to be included, and the reconstruction calculation means performs a reconstruction calculation of a tomographic image only within the region, with the annular region surrounded by the two closed loops as a region of interest. It can also be configured (claim 4).
また、本発明においては、上記回転ステージ上の被写体を上記回転軸に沿った方向から撮影する光学カメラと、その光学カメラによる被写体の外観像を表示する表示手段を備え、上記描画手段もしくは画像処理手段は、上記予備的に再構成演算された断層像に代えて、上記表示手段により表示されている被写体の外観像上で閉ループを描画もしくは自動形成する構成(請求項5)も採用することができる。 The present invention further includes an optical camera that photographs the subject on the rotary stage from a direction along the rotational axis, and a display unit that displays an appearance image of the subject by the optical camera, and the drawing unit or the image processing The means may employ a configuration (drawing 5) that draws or automatically forms a closed loop on the appearance image of the subject displayed by the display means, instead of the preliminarily reconstructed tomographic image. it can.
請求項6に係る発明は、本発明思想を3次元に拡張するものであって、互いに対向配置されたX線源とX線検出器の間に、被写体を保持してX線光軸に直交する回転軸を中心として回転する回転ステージが配置されているとともに、その回転ステージを回転させつつ所定の角度ごとに取り込んだ被写体のX線透過データを用いて、上記回転軸に直交する平面に沿った被写体の複数の断層像からなる3次元像を再構成する再構成演算手段を備えたX線CT装置において、上記X線透過データを用いて予備的に再構成演算された3次元像上で、被写体像を囲む形状の3次元領域を指定する3次元領域指定手段を備え、上記再構成演算手段は、その指定された3次元領域を関心領域としてその内側のみの断層像を再構成演算することによって特徴づけられる。
The invention according to
この3次元拡張した発明においては、上記指定手段に代えて、上記予備的に再構成演算された3次元像のうちの任意の断層像上で被写体の輪郭を囲む形状の閉ループを描画する描画手段と、その閉ループを断面輪郭とする柱体の上記回転軸方向への高さを設定するスライス範囲設定手段を有し、上記再構成演算手段は、その柱体の内側領域のみの断層像を再構成演算するように構成すること(請求項7)ができる。 In this three-dimensionally expanded invention, instead of the specifying means, a drawing means for drawing a closed loop having a shape surrounding the contour of the subject on an arbitrary tomographic image of the three-dimensional images preliminarily reconstructed. And a slice range setting means for setting the height in the direction of the rotation axis of the column having the closed loop as a cross-sectional outline, and the reconstruction calculation means reconstructs a tomographic image of only the inner region of the column. It is possible to configure so as to perform configuration calculation (claim 7).
また、請求項7に記載の描画手段に代えて、上記予備的に再構成演算された3次元像のうちの任意の断層像上で、その輝度情報をもとに、被写体の輪郭を囲む形状の閉ループを自動的に形成する画像処理手段を備え、上記スライス範囲設定手段はその自動的に形成された閉ループを断面輪郭とする柱体の高さを設定するように構成すること(請求項8)ができる。
Further, instead of the drawing means according to
ここで、上記した請求項8に係る発明における画像処理手段に代えて、予備的に再構成演算された3次元像を構成する全断層像のそれぞれの輝度情報をもとに、全断層像上の被写体の輪郭を囲む形状の閉ループを自動的に形成する画像処理手段を設けた構成(請求項9)を好適に採用することができる。 Here, instead of the image processing means in the invention according to claim 8 described above, based on the luminance information of all the tomographic images constituting the preliminarily reconstructed three-dimensional image, It is possible to suitably employ a configuration provided with image processing means for automatically forming a closed loop having a shape surrounding the contour of the subject (claim 9).
更に、上記回転ステージ上の被写体を上記回転軸に沿った方向から撮影する光学カメラと、その光学カメラによる被写体の外観像を表示する表示手段を備え、請求項7に記載の描画手段もしくは請求項8に記載の画像処理手段は、上記予備的に再構成演算された3次元像のうちの任意の断層像に代えて、上記表示手段により表示されている被写体の外観像上で閉ループを描画もしくは自動形成するように構成すること(請求項10)もできる。
The drawing unit according to
また、請求項7および10に係る発明における描画手段として、上記のような閉ループの内側に任意形状の第2の閉ループを描画する機能を備え、スライス設定手段は、これら2つの閉ループで囲まれた領域を断面輪郭とする筒体の回転軸方向への高さを設定し、上記再構成演算手段は、その筒体内の領域のみの断層像を再構成するように構成すること(請求項11)もできる。
Further, the drawing means in the inventions according to
更に、請求項8または9に係る発明における画像処理手段として、内部にX線の透過しやすい部位を備えた被写体の撮影に際して、被写体の輪郭を囲む形状の閉ループに加え、その閉ループ内に位置してX線の透過しやすい部位を包含する第2の閉ループを自動形成する機能を備え、スライス範囲設定手段は、これら2つの閉ループで囲まれた領域を断面輪郭とする筒体の回転軸方向への高さを設定し、再構成演算手段は、その筒体内の領域のみの断層像を再構成演算するように構成すること(請求項12)もできる。 Further, as an image processing means in the invention according to claim 8 or 9, when photographing a subject having a portion where X-rays are easily transmitted inside, in addition to a closed loop having a shape surrounding the contour of the subject , the image processing means is located within the closed loop. The slice range setting means has a function of automatically forming a second closed loop including a portion where X-rays are easily transmitted, and the slice range setting means has a region surrounded by these two closed loops in the direction of the rotation axis of the cylinder. And the reconstruction calculating means can be configured to reconstruct and calculate a tomographic image of only the region within the cylinder.
そして、本発明において予備的に再構成演算される断層像は、上記X線検出器により検出されるX線透過データのマトリクス数およびビュー数の双方を間引いて再構成演算されるものとすること(請求項12)ができる。 The tomogram preliminarily reconstructed in the present invention is reconstructed by thinning out both the matrix number and the view number of the X-ray transmission data detected by the X-ray detector. (Claim 12).
ここで、描画手段もしくは画像処理手段により被写体像を包含するように描画もしくは自動形成される閉ループは、以上の各請求項に係る発明において、1つに限定されることなく、互いに離隔した複数の閉ループであってもよい。 Here, the closed loop drawn or automatically formed so as to include the subject image by the drawing means or the image processing means is not limited to one in the invention according to each of the above claims, and a plurality of spaced loops are separated from each other. It may be a closed loop.
本発明は、断層像を形成すべき領域を、被写体の輪郭を囲む形状の枠で囲み、その枠内のみの領域について再構成演算することによって、課題を解決するものである。 The present invention solves the problem by surrounding a region where a tomographic image is to be formed with a frame having a shape surrounding the contour of a subject and performing reconstruction calculation only on the region within the frame.
すなわち、あらかじめ予備的に再構成演算された断層像(請求項1)、あるいは被写体をその回転軸に沿った方向から撮影した外観像(請求項5)上で、被写体の輪郭を囲む形状の閉ループを描画して、その閉ループの内側領域を関心領域として、その領域内のみについて断層像を再構成すると、基板等をその板厚方向にスライスする断層像を構築する場合等において、従来の円形の領域内を再構成演算する場合に比して、その演算に要する時間を大幅に短縮化することができる。 That is, in advance preliminarily reconstructed computed tomographic image (claim 1), or appearance images taken subject in a direction along the rotation axis in (Claim 5) Furthermore, enclose the contour of the photographic material by drawing shape of a closed loop, the inner region of the closed loop as a region of interest, when reconstructing a tomographic image only for the region, in a case such as to construct a tomographic image slicing the substrate or the like in its thickness direction, Compared with the conventional reconstruction calculation in a circular area, the time required for the calculation can be greatly reduced.
ここで、予備的に再構成演算する断層像について、X線透過データのマトリクス数ないしはビュー数のいずれか一方、更には請求項13に係る発明のようにマトリクス数とビュー数の双方を間引いて演算することにより、予備的な断層像を再構成演算するのに要する時間を、関心領域内の断層像を再構成演算を短縮できる時間に比して相当に短くすることができ、トータルの所要時間を大幅に短縮化することができる。例えば、関心領域内の断層像の再構成演算においては、マトリクスを512×512とし、ビュー数を600として演算するとし、プリント基板等の断層像の再構成に際して任意形状の閉ループの面積が、従来の円形の領域の面積に比して1/4であったとすれは、その演算時間は従来に比して1/4となる。一方、予備的な断層像の再構成演算においては、マトリクスを256×256、ビュー数を300として円形の領域を演算すると、上記したデータ数のもとに円形領域を演算する場合の1/8となり、従って予備的な断層像を再構成演算するためのオーバーヘッド分の1/8が増えても、トータル時間は1/4+1/8、つまり3/8に短縮化することができる。
Here, for the tomographic image to be preliminarily reconstructed, either the number of X-ray transmission data matrixes or the number of views is further thinned out, and both the number of matrices and the number of views are thinned out as in the invention according to
また、予備的な断層像または外観像上において、請求項3,5に係る発明のように、例えば2値化によりその輪郭を抽出し、その輪郭を規定の率で膨張させることにより、断層像もしくは外観像上で被写体像を包含する形状の閉ループを自動形成することができ、このように自動形成された閉ループを関心領域としてその内部のみについて再構成演算を行えば、上記の作用に加えてオペレータの負担を軽減させることができる。
Further, as in the inventions according to
請求項2および4に係る発明は、描画ないしは自動作成する閉ループの内側に、更に任意形状の閉ループを描画し、あるいは被写体像の内側の輪郭に沿った第2の閉ループを自動形成して、2つの閉ループで囲まれた領域内のみの断層像を再構成演算するものであり、例えば被写体の輪郭部分のみの断層像が必要な用途にあっては、その輪郭部分のみの断層像を再構成演算することによって、その所要時間を更に短縮化することを可能とするものである。 According to the second and fourth aspects of the present invention, a closed loop having an arbitrary shape is further drawn inside a closed loop that is drawn or automatically created, or a second closed loop is automatically formed along the inner contour of the subject image. Reconstruction calculation of tomograms only in the area surrounded by two closed loops. For example, in applications that require tomograms of only the contour of the subject, reconstruction calculation of only the tomogram of the contour is performed. By doing so, the required time can be further shortened.
請求項6に係る発明は、3次元像を構築するX線CT装置、つまりコーンCTやヘリカルスキャン機能を有するCT装置に関するものであり、予備的に再構成された3次元像上で被写体像を囲む形状の3次元領域を指定することにより、その領域内の再構成演算を行うように構成すれば、3次元像の再構成演算時間を短縮化することができる。
The invention according to
請求項7に係る発明は、請求項6に係る発明を簡素化したものであり、3次元像のうちの任意の断層像上で被写体の輪郭を囲む形状の閉ループを描画するとともに、スライス範囲を設定することにより、閉ループ形状を断面輪郭とし、スライス範囲を高さとするする柱体内の領域について断層像を再構成演算するものである。
The invention according to
また、請求項8に係る発明は、請求項7に係る発明の予備的な断層像上での閉ループの描画に代えて、3次元像上の任意の断層像上での画像処理により、被写体の輪郭を囲む形状の閉ループを自動的に形成し、その自動形成された閉ループを断面輪郭とし、別途設定されたスライス範囲を高さとする柱体内の領域について断層像を再構成演算する。
Further, in the invention according to claim 8, the image of the subject is obtained by image processing on an arbitrary tomographic image on a three-dimensional image instead of the closed loop drawing on the preliminary tomographic image of the invention according to
請求項9に係る発明は、請求項7に係る発明における画像処理手段が、3次元像を構成する任意の断層像上で閉ループを自動形成するのに対し、3次元像を構成する全ての断層像における被写体の輪郭を囲む形状の閉ループを自動的に形成し、その自動形成された閉ループを断面輪郭とし、別途設定されたスライス範囲を高さとする柱体内の領域について断層像を再構成演算する。この請求項9に係る発明によると、オペレータが断層像を選択することなく、自動的に被写体を3次元的に包含する領域が再構成演算領域となる。
In the invention according to claim 9, the image processing means in the invention according to
請求項10に係る発明は、請求項7または8に係る発明で用いる予備的な断層像に代えて光学カメラによる被写体の外観像を用いるもので、その外観像上で閉ループを描画もしくは自動形成する点においてこれらの発明と相違している。
The invention according to claim 10 uses an appearance image of a subject by an optical camera instead of the preliminary tomographic image used in the invention according to
請求項11および12に係る発明は、描画ないしは自動作成される閉ループの内側に、更に任意形状の閉ループを描画し、あるいは被写体像の内側の輪郭に沿った第2の閉ループを自動形成して、2つの閉ループで囲まれた領域を断面輪郭とする筒体内の領域のみの断層像を再構成演算するように構成することで、被写体の外郭部分のみの断層像が必要な用途においてその断層像の再構成演算に要する時間を更に短縮化するものである。
The invention according to
そして、請求項13に係る発明は、予備的な断層像の再構成演算方法を規定するものであって、X線透過データが有しているマトリクス数およびビュー数の双方を間引いて予備的な断層像を再構成演算することで、この発明を適用したが故に増加する所要時間を少なくし、前記した作用効果を確実なものとすることができる。
The invention according to
ただし、本発明における予備的に再構成演算された断層像としては、マトリクス数およびビュー数のいずれか一方のみを間引いて再構成演算したものや、あるいは、一旦再構成演算した断層像上で注目する領域を正確に設定して拡大再構成する場合には、その領域設定に際して用いる「予備的に再構成演算された断層像」は、マトリクス数およびビュー数のいずれをも間引かない断層像とすることができ、本発明はこの構成をも含む。 However, as the tomogram preliminarily reconstructed in the present invention, attention is paid to a tomogram obtained by thinning out only one of the number of matrices and the number of views, or a tomogram once reconstructed. When a region to be accurately set is enlarged and reconstructed, the “preliminarily reconstructed tomographic image” used for setting the region is a tomographic image in which neither the number of matrices nor the number of views is thinned out. The present invention also includes this configuration.
本発明によれば、円形の関心領域を設定する従来のX線CT装置に比して、殆どの被写体において再構成演算を行うべき面積を少なくすることができ、その所要時間を短縮化することができる。特に、プリント基板等の平板状の部材を被写体としてその厚み方向にスライスした断層像を得る場合には、従来に比して再構成演算に要する時間を大幅に短縮化することができる。 According to the present invention, compared with a conventional X-ray CT apparatus that sets a circular region of interest, the area to be subjected to reconstruction calculation can be reduced in most subjects, and the time required for the calculation can be shortened. Can do. In particular, when obtaining a tomographic image sliced in the thickness direction using a flat plate member such as a printed circuit board as a subject, the time required for the reconstruction calculation can be greatly shortened as compared with the conventional case.
また、コーンCTやヘリカルスキャンにより3次元像を構築するCT装置においては、多数枚の断層像を再構成するが故に、その時間短縮効果は大きくなる。 Further, in a CT apparatus that constructs a three-dimensional image by cone CT or helical scanning, since a large number of tomographic images are reconstructed, the time shortening effect is increased.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態の構成図であり、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a schematic diagram showing a mechanical configuration and a block diagram showing a system configuration.
X線源1に対向してX線検出器2が配置されており、これらの間に被写体Wを搭載するための回転ステージ3が配置されている。この回転ステージ3は、X線源1からのX線光軸L方向(x軸方向)に直交するz軸方向に沿った回転軸Rを中心として回転が与えられるとともに、ステージ移動機構4によって互いに直交するx,y,z軸方向に移動できるようになっている。
An
X線源1は高電圧発生装置10から供給される管電圧、管電流に応じたコーンビーム状のX線を発生し、この高電圧発生装置10はX線コントローラ11によって制御される。また、回転ステージ3およびステージ駆動機構4は、ステージコントローラ12から供給される駆動信号によって駆動制御される。これらのX線コントローラ11およびステージコントローラ12はコンピュータ5の制御下に置かれている。コンピュータ5には、装置に対して各種指令を与えるためのマウスやキーボード等からなる操作部5bと、後述する被写体Wの断層像等を表示するための表示器5aが接続されている。
The X-ray source 1 generates cone beam X-rays corresponding to the tube voltage and tube current supplied from the
CT撮影に際しては、被写体Wを回転ステージ3上に載せてX線を照射しつつ、ステージコントローラ12からの駆動信号によって回転ステージ3に回転軸Rを中心とした回転を与え、微小回転角度ごとにX線検出器2からのX線透過データをCT画像再構成演算装置6に取り込む。CT画像再構成演算装置6では、このようにして取り込んだ360°分の被写体WのX線透過データをメモリに記憶し、以下に示す予備的な断層像の再構成演算と、関心領域内の断層像の再構成演算に用いる。
At the time of CT imaging, the subject W is placed on the
次に、以上の実施の形態において関心領域の設定の仕方について述べる。
まず、CT画像再構成演算装置6により、予備的な断層像を再構成演算する。この予備的な再構成演算においては、例えばオペレータが操作部5bの操作により指定したz軸方向の1箇所もしくは複数箇所をスライス面として、記憶しているX線透過データを、マトリクス数およびビュー数の双方を例えば1/2に間引いて用い、断層像を再構成演算し、表示器5aに表示する。その表示例を図2に示す。この図においてW′は被写体Wの断層像を表している。この予備的な断層像の再構成演算領域は、X線検出器2の全視野に相当する領域であり、前記した図10においてCで表される領域である。
Next, how to set the region of interest in the above embodiment will be described.
First, a preliminary tomographic image is reconstructed and computed by the CT image
オペレータは、操作部5bを操作することにより、表示器5aに表示されている予備的な断層像上で、図2に示すように、その断層像を囲むような任意形状の閉ループCL描画する。この閉ループCLにより囲まれた領域のx軸方向およびy軸方向への座標情報xiおよびyjは、コンピュータ5からCT画像再構成演算装置6に送られる。
By operating the
CT画像再構成演算装置6では、コンピュータ5から送られてきた閉ループCLで囲まれた領域内についてのみ、X線透過データのマトリクス数およびビュー数の全てを用いて断層像の再構成演算を行う。この再構成演算に要する時間は、X線検出器2の全視野に相当する領域C内についての断面像を同じデータを用いて再構成演算する場合の時間に比して、C内の面積と閉ループCL内の面積にほぼ正比例するため、その所要時間を大幅に短縮化することができる。
The CT image
また、スライス範囲を設定して3次元像を構築する場合には、例えば公知の手法と同様に、被写体WのX線透視像を表示器5a上に表示、その透視像上でz軸方向の上限位置と下限位置とを設定する。これにより、その設定されたz軸方向範囲内における各スライス面について、閉ループCLで囲まれた領域内の断層像を再構成演算し、閉ループCLを断面輪郭とし、スライス範囲を高さとする柱体内の3次元像を構築する。
When a three-dimensional image is constructed by setting a slice range, for example, as in a known method, an X-ray fluoroscopic image of the subject W is displayed on the
ここで、以上の実施の形態においては、予備的に再構成演算した断層像上で閉ループCLを描画することによって関心領域を設定したが、被写体Wの外観像上で同様の閉ループCLを描画して関心領域を設定することもできる。 Here, in the above embodiment, the region of interest is set by drawing the closed loop CL on the preliminarily reconstructed tomographic image, but the same closed loop CL is drawn on the appearance image of the subject W. Region of interest can be set.
図3にその構成例を、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図を併記して示す。回転ステージ3の回転軸R上にCCD等を主体とする光学カメラ7を配置し、その光学カメラ7により回転ステージ3上に搭載されている被写体Wを撮影し、その映像信号を画像データ取込回路13を介してコンピュータ5に取り込み、その外観像、従って平面視で表された被写体Wの外観像を表示器5aに表示する。このような外観像を用いても、特にプリント基板等の一様断面を持つ被写体では、先の例と同等の作用効果を奏することができる。また、断面が一様でない被写体であっても、平面視で表された外観像には断面がx,y方向それぞれに最大の部位が現れることになるので、x,y方向それぞれ最大の部位が包含されるような閉ループを描画することにより、必要な部分が欠けることのない断面像ないしは3次元像が、従来に比してより短い時間のもとに得られる。
FIG. 3 shows a configuration example together with a schematic diagram showing a mechanical configuration and a block diagram showing a system configuration. An
また、以上の各実施の形態においては、閉ループCLをオペレータが予備的な断層像もしくは外観像上で描画する場合について述べたが、コンピュータ5による画像処理によって、予備的な断層像もしくは外観像上で自動的に被写体像を包含する閉ループを自動的に作成するように構成することもできる。 In each of the above embodiments, the case where the operator draws the closed loop CL on the preliminary tomographic image or the external appearance image has been described. It is also possible to automatically create a closed loop that includes the subject image.
すなわち、例えば予備的な断層像を用いる場合の例について述べると、まず、図2に示した予備的な断層像W′の濃淡情報からその像を2値化して図4(A)に示すような画像情報を得て、同図(B)に示すような被写体の輪郭Sを抽出する。次に、その輪郭Sを画面上で、従ってxy平面上で等方的に膨張させ、同図(C)に示すような閉ループCLを自動形成する。この自動形成された閉ループCLのx,y座標情報をCT画像再構成演算装置6に供給して、先の例と同様にその内側領域のみについて断層像を再構成演算することにより、上記と同様の時間短縮効果が得られるとともに、オペレータの閉ループ描画作業を不要化することができる。
That is, for example, an example in which a preliminary tomographic image is used will be described. First, as shown in FIG. 4A, the image is binarized from the grayscale information of the preliminary tomographic image W ′ shown in FIG. Image information is obtained, and the contour S of the subject as shown in FIG. Next, the contour S is isotropically expanded on the screen, and hence on the xy plane, and a closed loop CL as shown in FIG. The x and y coordinate information of the automatically formed closed loop CL is supplied to the CT image
このような被写体像の輪郭を相似的に膨張させて関心領域に対応する閉ループCLを自動形成する手法は、外観像を用いても等しく適用することができる。また、被写体Wが中空体、あるいは内部の物質がX線を透過させやすい物体である場合には、断層像を2値化して輪郭を抽出すると図5に例示するような輪郭Sが得られることになるが、この場合、内部の空隙を埋めて同図に示すような閉ループCLを形成すればよい。 Such a technique for automatically forming the closed loop CL corresponding to the region of interest by similarly expanding the contour of the subject image can be equally applied even when using an appearance image. In addition, when the subject W is a hollow body or the internal substance is an object that easily transmits X-rays, the contour S illustrated in FIG. 5 can be obtained by binarizing the tomographic image and extracting the contour. However, in this case, it is only necessary to fill the internal gap and form a closed loop CL as shown in FIG.
そして、このような自動形成した閉ループにより関心領域を設定する場合においても、3次元像を構築する場合には、予備的な3次元像を構成する任意の断層像上で被写体像を包含する閉ループを自動形成する一方、回転軸方向へのスライス範囲の設定により、閉ループを断面輪郭とし、スライス範囲を高さとする柱体内の領域の3次元像とすることができる。 Even when the region of interest is set by such an automatically formed closed loop, when a three-dimensional image is constructed, a closed loop that includes a subject image on an arbitrary tomographic image constituting a preliminary three-dimensional image is used. Is automatically formed, and by setting the slice range in the direction of the rotation axis, a three-dimensional image of the region in the column with the closed loop as the cross-sectional contour and the slice range as the height can be obtained.
また、以上のように3次元像を構成する任意の断層像上で閉ループを自動形成することに代えて、3次元像を構成する全ての断層像上の被写体像の全てを包含する閉ループを自動形成することもでき、その場合、オペレータが予備的な断層像から適当な1枚の断層像を選択することなく、被写体像を3次元的に包含する領域の設定が可能となる。このような閉ループを自動形成する手法としては、予備的な3次元像を構成する全断層像について、それぞれの画素の濃淡情報を2値化し、これらを重畳して論理和(OR)演算し、その論理和後の画像情報について、前記した通りの手法によって輪郭を抽出し、等方的に膨張させて閉ループを自動形成すればよい。 In addition, as described above, instead of automatically forming a closed loop on an arbitrary tomographic image constituting a three-dimensional image, a closed loop including all the subject images on all tomographic images constituting the three-dimensional image is automatically performed. In this case, it is possible to set a region that three-dimensionally includes the subject image without the operator selecting an appropriate one tomographic image from the preliminary tomographic images. As a method of automatically forming such a closed loop, for all tomographic images constituting a preliminary three-dimensional image, the grayscale information of each pixel is binarized, and these are superimposed to perform a logical sum (OR) operation, With respect to the image information after the logical sum, a contour is extracted by the method as described above and isotropically expanded to automatically form a closed loop.
また、以上の各実施の形態においては、予備的な断層像上で、あるいは外観像上で、1つの閉ループCLを描画もしくは自動形成して、その内側領域を関心領域としてその内部のみの断層像を再構成演算したが、閉ループ内にもう一つ閉ループを形成して、これらで囲まれた領域を関心領域としてもよい。すなわち、図5に例示したような中空体、あるいは内部の物質がX線を透過させやすい物体である場合、断層像を2値化して抽出される輪郭は、外側と内側の輪郭が得られることになるが、前記したように内側を埋めることなく、図6に示すように、外側の輪郭を包含するよう当該外側の輪郭に対して所定の隙間をもってその外側に位置する第1の閉ループCL1と、内側の輪郭に対して所定の隙間をもってその更に内側に位置する第2の閉ループCL2を自動的に形成し、これらの閉ループCL1,CL2で囲まれた領域を関心領域として再構成演算してもよい。 Further, in each of the above embodiments, one closed loop CL is drawn or automatically formed on a preliminary tomographic image or an external appearance image, and a tomographic image of only the inside thereof is set with the inner region as a region of interest. However, another closed loop may be formed in the closed loop, and a region surrounded by these may be used as a region of interest. That is, when the hollow body as illustrated in FIG. 5 or the internal substance is an object that easily transmits X-rays, the outer and inner contours can be obtained as the contour extracted by binarizing the tomographic image. However, as described above, as shown in FIG. 6, the first closed-loop CL1 positioned outside the outer contour with a predetermined gap with respect to the outer contour, as shown in FIG. The second closed loop CL2 positioned further inside with a predetermined gap with respect to the inner contour is automatically formed, and the region surrounded by the closed loops CL1 and CL2 is reconstructed as a region of interest. Good.
また、中空等の被写体でなく、中実の被写体である場合において、その輪郭部近傍のみの断層像を必要とするような用途に合っては、図7に示すように、被写体像W′の外側にこれを包含するような第1の閉ループCL1を描画するとともに、被写体像W′の輪郭よりも内側に第2の閉ループCL2を描画して、これらの各閉ループCL1,CL2で囲まれた領域を関心領域として再構成演算することもできる。 Further, in the case where the subject is not a hollow subject but a solid subject, the subject image W ′ is shown in FIG. The first closed loop CL1 that includes this outside is drawn, and the second closed loop CL2 is drawn inside the contour of the subject image W ′, and the area surrounded by each of these closed loops CL1 and CL2 Can be reconstructed as a region of interest.
そして、以上のような2つの閉ループCL1,CL2を自動形成もしくは描画して関心領域を設定する手法は、3次元像の構築に際しても用いることができる。すなわち、図6,図7に例示するような2つの閉ループCL1,CL2を描画ないしは自動形成する一方、回転軸方向へのスライス範囲を設定することによって、2つの閉ループCL1,CL2で囲まれた領域を断面輪郭とする筒体内の領域のみを再構成演算するように構成することができる。 The method of automatically forming or drawing the two closed loops CL1 and CL2 and setting the region of interest as described above can also be used when constructing a three-dimensional image. That is, two closed loops CL1 and CL2 as illustrated in FIGS. 6 and 7 are drawn or automatically formed, and a region surrounded by the two closed loops CL1 and CL2 by setting a slice range in the rotation axis direction. It is possible to configure such that only the region in the cylinder having the cross-sectional outline is reconstructed.
また、以上の各実施の形態においては、予備的な断層像ないしは外観像上で任意形状の1つの閉ループを描画もしくは自動形成した例を示したが、互いに離隔した複数の任意形状の閉ループを描画もしくは自動形成して、その各閉ループの内側領域を関心領域とすることもできる。 In each of the above embodiments, an example in which one closed loop having an arbitrary shape is drawn or automatically formed on a preliminary tomographic image or an external appearance image is shown. However, a plurality of closed loops having an arbitrary shape separated from each other are drawn. Alternatively, it is possible to automatically form the region inside each closed loop as a region of interest.
更にまた、以上の各実施の形態において3次元像の再構成演算領域を形成するに当たり、被写体の予備的な断層像もしくは外観像上で描画した閉ループ、もしくはこれらの像上で自動形成した閉ループとスライス範囲により特定される柱体を再構成演算領域としたが、予備的に3次元像を再構成演算し、その3次元像上で任意形状の3次元形状を描画することによって3次元像の再構成演算領域を指定することもできる。この場合、例えば図8に概念的に示すように、被写体Wの断面が途中で変化するような場合において、3次元像W′上でその変化部分を境界としてそれぞれに異なる柱体CL1,CL2を組み合わせたもの等を採用することができ、このような指定方法により、指定作業を簡素化することができると同時に、再構成演算に要する時間を大幅に短縮化することができる。 Furthermore, in forming the reconstruction calculation area of the three-dimensional image in each of the embodiments described above, a closed loop drawn on a preliminary tomographic image or appearance image of a subject, or a closed loop automatically formed on these images, The column specified by the slice range is used as a reconstruction calculation area. However, a three-dimensional image is preliminarily reconstructed and a three-dimensional image of an arbitrary shape is drawn on the three-dimensional image. A reconstruction calculation area can also be specified. In this case, for example, as conceptually shown in FIG. 8, when the cross section of the subject W changes midway, different column bodies CL1 and CL2 are respectively displayed on the three-dimensional image W ′ with the changed portion as a boundary. Combinations and the like can be employed, and such a designation method can simplify the designation work and at the same time greatly reduce the time required for the reconstruction calculation.
1 X線源
2 X線検出器
3 回転ステージ
4 移動機構
5 コンピュータ
5a 表示器
5b 操作部
6 CT画像再構成演算装置
7 光学カメラ
L X線光軸
R 回転軸
W 被写体
CL,CL1,CL2 関心領域を設定するための閉ループ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (13)
上記X線透過データを用いて予備的に再構成演算された断層像上で、被写体の輪郭を囲む形状の閉ループを描画する描画手段を備え、上記再構成演算手段は、その描画された閉ループの内側領域を関心領域としてその内側のみの断層像を再構成演算するように構成されていることを特徴とするX線CT装置。 Between the X-ray source and the X-ray detector that are arranged to face each other, a rotating stage that holds an object and rotates around a rotation axis orthogonal to the X-ray optical axis is arranged, and the rotating stage is rotated. An X-ray CT apparatus provided with reconstruction calculation means for reconstructing a tomographic image of a subject along a plane orthogonal to the rotation axis using X-ray transmission data of the subject captured at predetermined angles while
On tomogram preliminarily reconstruction operation by using the X-ray transmission data, comprising a drawing means for drawing a closed loop shape surrounding the contours of the subject, the reconstruction operation unit, the drawn closed loop An X-ray CT apparatus configured to reconstruct and calculate a tomographic image only inside the region of interest inside the region.
上記X線透過データを用いて予備的に再構成演算された3次元像上で、被写体像を囲む形状の3次元領域を指定する3次元領域指定手段を備え、上記再構成演算手段は、その指定された3次元領域を関心領域としてその内側のみの断層像を再構成演算することを特徴とするX線CT装置。 Between the X-ray source and the X-ray detector that are arranged to face each other, a rotating stage that holds an object and rotates around a rotation axis orthogonal to the X-ray optical axis is arranged, and the rotating stage is rotated. Reconstructing calculation means for reconstructing a three-dimensional image composed of a plurality of tomographic images of a subject along a plane orthogonal to the rotation axis, using the X-ray transmission data of the subject captured at predetermined angles. In the X-ray CT system,
A three-dimensional region designating unit for designating a three-dimensional region having a shape surrounding a subject image on a three-dimensional image preliminarily reconstructed using the X-ray transmission data; An X-ray CT apparatus characterized by reconstructing a tomographic image only inside a designated three-dimensional region as a region of interest.
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