JP4739925B2 - X線ct装置 - Google Patents
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Description
しかし、多列X線検出器X線CT装置またはフラットパネルに代表される2次元X線エリア検出器によるX線CT装置において、X線検出器のz方向の幅が広がるとともにz方向のX線検出器幅つまりX線検出器列方向の幅も小さくなり、x,y,z方向の検出器分解能の等方性(Isotropic)が実現されつつある。また、今後もX線検出器の分解能は向上して行く方向にある。このため、X線検出器の構造が製作上困難にならず、最終的な断層像の分解能が向上するようなデータ収集方法などが望まれている。
また、列ごとに任意の位相でサンプリングをずらせば、それに応じた2次元X線エリア検出器の空間的な並びと同等なX線検出器データが得られる。
図1は、本発明の一実施形態にかかるX線CT装置の構成ブロック図である。このX線CT装置100は、操作コンソール1と、撮影テーブル10と、走査ガントリ20とを具備している。
撮影テーブル10は、被検体を乗せて走査ガントリ20の開口部に入れ出しするクレードル12を具備している。クレードル12は撮影テーブル10に内蔵するモータで昇降およびテーブル直線移動される。
X線管21は、コーンビームCBと呼ばれるX線ビームを発生する。コーンビームCBの中心軸方向がy方向に平行なときを、ビュー角度0度とする。
図2では、X線管21のX線焦点を出たX線ビームがビーム形成X線フィルタ28により、再構成領域Pの中心ではより多くのX線が、再構成領域Pの周辺部ではより少ないX線が照射されるようにX線線量を空間的に制御した後に、再構成領域Pの内部に存在する被検体にX線が吸収され、透過したX線が多列X線検出器24でX線検出器データとして収集される。
ステップP1では、被検体をクレードル12に乗せ、位置合わせを行う。クレードル12の上に乗せられた被検体は各部位の基準点に走査ガントリ20のスライスライト中心位置を合わせる。
図5は、本発明のX線CT装置100の断層像撮影およびスカウト像撮影の動作の概略を示すフロー図である。
ステップS3では、前処理された投影データD1 (view,j,i)に対して、ビームハードニング補正を行なう。ビームハードニング補正S3では前処理S2の感度補正S24が行なわれた投影データをD1(view,j,i)とし、ビームハードニング補正S3の後のデータをD11(view,j,i)とすると、ビームハードニング補正S3は以下のように、例えば多項式形式で表わされる。
すなわち、各ビュー角度、各データ収集系における前処理後、ビームハードニング補正された多列X線検出器D11(view,j,i) (i=1〜CH, j=1〜ROW)の投影データに対し、列方向に例えば下記のような列方向フィルタサイズが5列のフィルタをかける。
また、列方向フィルタ係数を各チャネルごとに変化させると画像再構成中心からの距離に応じてスライス厚を制御できる。一般的に断層像では再構成中心に比べ周辺部の方がスライス厚が厚くなるので、列方向フィルタ係数を中心部と周辺部で変化させて、列方向フィルタ係数を中心部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅を広く変化させると、周辺部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅をせまく変化させると、スライス厚は周辺部でも画像再構成中心部でも一様に近くすることもできる。
ステップS6では、再構成関数重畳処理した投影データD13(view,j,i)に対して、3次元逆投影処理を行い、逆投影データD3(x,y,z)を求める。画像再構成される画像はz軸に垂直な面、xy平面に3次元画像再構成される。以下の再構成領域Pはxy平面に平行なものとする。この3次元逆投影処理については、図8を参照して後述する。
後処理の画像フィルタ重畳処理では、3次元逆投影後の断層像をD31(x,y,z)とし、画像フィルタ重畳後のデータをD32(x,y,z)、画像フィルタをFilter(z)とすると、
得られた断層像はモニタ6に表示される。
本実施例では、画像再構成される画像はz軸に垂直な面、xy平面に3次元画像再構成される。以下の再構成領域Pはxy平面に平行なものとする。
図7に戻り、ステップS62では、投影データDr(view,x,y)にコーンビーム再構成加重係数を乗算し、図11に示す如き投影データD2(view,x,y)を作成する。
再構成領域P上の画素g(x,y)を通るX線ビームとその対向X線ビームが再構成平面Pとなす角度を、αa,αbとすると、これらに依存したコーンビーム再構成加重係数ωa,ωbを掛けて加算し、逆投影画素データD2(0,x,y)を求める。
コーンビーム再構成加重係数ωa,ωbを掛けて加算することにより、コーン角アーチファクトを低減することができる。
ファンビーム角の1/2をγmaxとするとき、
ステップS63では、図12に示すように、予めクリアしておいた逆投影データD3(x,y)に、投影データD2(view,x,y)を画素対応に加算する。
上記には、本実施例のX線データ収集、前処理、逆投影処理などの全体の流れを示した。以下には、本実施例におけるX線データ収集および画像再構成処理の逆投影処理について更に詳細を説明する。
また、実施例2においては、各列のX線データ収集タイミングをずらした場合について説明する。
従来の多列X線検出器24または2次元X線エリア検出器24のデータ収集タイミングは図15のように、各列のX線データ収集タイミングはX線データ収集タイミング周期Tsおきで、各ビューのX線データ収集は全列同時に開始され、全列同じ周期で繰り返して行われた。この場合、図15に示すような格子状のX線検出器チャネルからなる多列X線検出器24または2次元X線エリア検出器24からは、やはり格子状のX線検出器データが得られていた。
この場合、例えば以下のようにすることが考えられる。
通常、多列X線検出器24または2次元X線エリア検出器24が正方格子の構造でX線検出器の全列を同じタイミングでX線投影データ収集を行うと、図21のように、“x”で示される位置の加重加算で求められるデータは近傍の4点、つまり、“●”で示される位置の投影データの実データの4点から加重加算して求められる。多列X線検出器24または2次元X線エリア検出器24の正方格子構造の1つの格子のチャネル方向、列方向の長さを“1”とすると、この場合の加重加算によるボケる距離はチャネル方向にも列方向にも“1”となる。
3点加重加算を行った場合の実データまでの距離はL3=s1+s2+s5
4点加重加算を行った場合の実データまでの距離はL4=s1+s2+s3+s4
s5は明らかにs3,s4のいずれよりも小さいので、明らかに以下が言える。
よって、3点加重加算の方が投影データのボケは少ないと言える。
なお、上記の3点加重加算の考え方は補間処理にも同様に応用できる。
図25に線型加重加算による3点加重加算処理を用いたデータ抽出方法を示す。
本実施例1における3点加重加算処理または3点補間処理の3点の選び方は、基本的には「最も近い3点を選択する」ことになるが具体的に図29に示してみた。
“●”は各X線検出器チャネルの中心位置(重心位置)を示す。
図27において、多列X線検出器24または2次元X線エリア検出器24のデータ収集タイミングは各列ごとにΔTsだけずらしてX線データ収集を行うとする。
本実施例2における3点加重加算処理の3点の選び方も基本的には、「最も近い3点を選択する」ことになる。具体的にそれを図26に示す。本実施例2の多列X線検出器24または2次元X線エリア検出器24の各X線検出器チャネルの配置は、実質的には図30のようになる。
例えば、“■”の点のデータを加重加算処理により求めようとした場合は、“■”の点はΔACDの中に存在しているため、点A,点C,点Dの3点のデータの加重加算処理により求められる。または同様に、3点のデータの補間処理によっても同様に求められる。
本実施例においては、3点加重加算処理において、線型の加重係数を用いた例を紹介したが、線型である必要はなく、2次、多次の加重係数でも同様の効果を出すことができる。
2 入力装置
3 中央処理装置
5 データ収集バッファ
6 モニタ
7 記憶装置
10 撮影テーブル
12 クレードル
15 回転部
20 走査ガントリ
21 X線管
22 X線コントローラ
23 コリメータ
24 多列X線検出器または2次元X線エリア検出器
25 DAS(データ収集装置)
26 回転部コントローラ
27 走査ガントリ傾斜コントローラ
28 ビーム形成X線フィルタ
29 制御コントローラ
30 スリップリング
dP X線検出器面
P 再構成領域
PP 投影面
IC 回転中心(ISO)
CB X線ビーム
BC ビーム中心軸
D 回転中心軸上での多列X線検出器幅
Claims (7)
- X線発生装置と、相対してX線を検出する多列X線検出器またはフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段と、
そのX線データ収集手段から収集された投影データを基に画像再構成する画像再構成手段とを備えたX線CT装置であって、
前記X線データ収集手段は、データ収集時に、X線検出器列ごとにデータ収集タイミングをずらすとともに、X線検出器列のN列おきにデータ収集タイミングを同じにするX線CT装置。 - 請求項1に記載のX線CT装置において、
前記X線データ収集手段は、データ収集時に、X線検出器列の偶数列と奇数列のデータ収集タイミングをずらすX線CT装置。 - 請求項1または請求項2に記載のX線CT装置において、
前記X線データ収集手段は、互いに隣接するX線検出器列間におけるX線データ収集位置のチャネル方向のずれがX線検出器チャネル方向間隔の半分になるよう、データ収集タイミングをずらすX線CT装置。 - 請求項1に記載のX線CT装置において、
前記X線データ収集手段は、X線データ収集位置が千鳥格子状になるよう、データ収集タイミングをずらすX線CT装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のX線CT装置において、
前記画像再構成手段は、3点のデータによる加重加算処理を用いるX線CT装置。 - 請求項5に記載のX線CT装置において、
前記3点のデータは、前記加重加算処理により求めようとするデータの位置から最も近い3点のデータであるX線CT装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のX線CT装置において、
前記X線データ収集手段は、前記データ収集タイミングによるコンベンショナルスキャン(アキシャルスキャン)、シネスキャン、ヘリカルスキャン、または可変ピッチヘリカルスキャンを行うX線CT装置。
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