JP4808296B2

JP4808296B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4808296B2
Application number: JP28513399A
Authority: JP
Inventors: 哲也堀内
Original assignee: Ｇｅヘルスケア・ジャパン株式会社
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JP2001104291A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線ＣＴ（Ｃomputed
Ｔomography）装置に関し、さらに詳しくは、スキャン面をチルト（tilt）させて撮影した場合でも、マルチ検出器の各検出器列の画像を被検体の体軸方向に加算した如き加算画像を得ることが出来るＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、２列の検出器列１３１，１３２を有するマルチ検出器１３を持つＸ線ＣＴ装置において、スキャン面をチルトさせないで撮影する状態とチルトさせて撮影する状態の比較説明図である。図１０において、ｙ軸を上下方向とし、ｚ軸をクレードルの長手方向とする。また、ｙ軸とｚ軸に直交する軸をｘ軸とする。被検体の体軸は、ｚ軸方向を向いている。実線で示すように、スキャン面をチルトさせないで撮影する状態では、Ｘ線管１１からマルチ検出器１３の第１検出器列１３１および第２検出器列１３２に入射するＸ線ビームＸｒは、ｚ軸に平行な基準回転軸Ａに実質的に垂直である。破線で示すように、スキャン面をｙ軸に対してチルトさせて撮影する状態では、Ｘ線管１１’からマルチ検出器１３’の第１検出器列１３１’および第２検出器列１３２’に入射するＸ線ビームＸｒ’は、Ｘ線管１１とマルチ検出器１３の回転中心であるアイソセンタＩＳＯを通るｘ軸に平行な回転軸の周りに基準回転軸Ａを回転させた傾斜時回転軸Ａ’に実質的に垂直である。
【０００３】
図１１の（ａ）は、スキャン面をチルトさせないで撮影した第１検出器列１３１に係る画像（第１検出器列１３１で得たデータから再構成した画像）Ｌ１および第２検出器列１３２に係る画像（第２検出器列１３２で得たデータから再構成した画像）Ｌ２を示している。これらの画像Ｌ１，Ｌ２を加算する場合、基準回転軸Ａの方向に対応する画素同士が加算されることになる。図１１の（ｂ）は、スキャン面をチルトさせて撮影した第１検出器列１３１に係る画像Ｌ１および第２検出器列１３２に係る画像Ｌ２を示している。これらの画像Ｌ１，Ｌ２を加算する場合、傾斜時回転軸Ａ’の方向に対応する画素同士が加算されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１２において、点Ｐ１は、基準回転軸Ａが画像Ｌ１を貫く点である。また、点Ｐ２は、基準回転軸Ａが画像Ｌ２を貫く点である。
【０００５】
図１３は、画像Ｌ１，Ｌ２の模式図である。画像Ｌ１の中心は、傾斜時回転軸Ａ’が画像Ｌ１を貫く点である。また、画像Ｌ２の中心は、傾斜時回転軸Ａ’が画像Ｌ２を貫く点である。図１２から判るように、前記点Ｐ１は、画像Ｌ１の中心より少し下にある。一方、前記点Ｐ２は、画像Ｌ２の中心より少し上にある。そこで、画像Ｌ１，Ｌ２を加算する場合、前記点Ｐ１の画素は、画像Ｌ２の中心より少し下にある点αの画素と加算され、前記点Ｐ２の画素は、画像Ｌ１の中心より少し上にある点βの画素と加算されることになる。
【０００６】
ところで、チルトさせないで撮影した場合は画像Ｌ１，Ｌ２を基準回転軸Ａの方向に加算すること、及び、被検体の体軸はｚ軸方向すなわち基準回転軸Ａの方向を向いていることを考慮すると、チルトさせて撮影した画像Ｌ１，Ｌ２も被検体の体軸方向であるｚ軸方向すなわち基準回転軸Ａの方向に加算したい場合がある。しかし、従来のＸ線ＣＴ装置では、上述のように、チルトさせて撮影した画像Ｌ１，Ｌ２を被検体の体軸方向であるｚ軸方向すなわち基準回転軸Ａの方向に加算できない問題点があった。そこで、本発明の目的は、スキャン面をチルトさせて撮影した場合でも、マルチ検出器の各検出器列の画像を被検体の体軸方向に加算した如き加算画像を得ることが出来るＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
参考発明に係る第１の観点では、Ｘ線管と、そのＸ線管に対向し且つ２以上の検出器列を有するマルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方をアイソセンタの周りに回転させる回転制御手段と、前記回転により形成されるスキャン面の被検体に対する角度を変化させうるチルト制御手段と、各検出器列で得たデータから各検出器列の画像を再構成する画像再構成手段と、前記スキャン面の角度に起因する各検出器列の画像間の座標ずれを補正する座標ずれ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。上記構成において、スキャン面の角度に起因する各検出器列の画像間の座標ずれとは、被検体の体軸に平行に伸びる直線を仮想したとき、その仮想の直線が検出器列毎の画像に映っている点の各画像上における座標の相違をいう。先述のように、被検体の体軸に対してスキャン面が直交しているときは、前記仮想の直線が各検出器列の画像に映っている点の各画像上における座標は一致し、前記座標ずれはない。しかし、被検体の体軸に対してスキャン面が直交していないとき、すなわち、スキャン面をチルトさせたときは、前記仮想の直線が各検出器列の画像に映っている点の各画像上における座標は一致せず、前記座標ずれが生じる。そこで、上記第１の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記スキャン面の角度に起因する前記座標ずれを補正し、前記仮想の直線が各検出器列の画像に映っている点の各画像上における座標を一致させる。これにより、チルトして撮影した画像でも、被検体の体軸方向に画素を対応させることが可能となる。よって、チルトして撮影した画像を被検体の体軸方向に演算処理（加算，減算など）することが可能となる。
【０００８】
参考発明に係る第２の観点では、上記第１の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記座標ずれ補正手段により座標ずれ補正後の複数の画像を加算する画像加算手段を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。上記第２の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記スキャン面の角度に起因する検出器列毎の画像間の座標ずれを補正し、前記仮想の直線が各検出器列の画像に映っている点の各画像上における座標を一致させてから、各画像を加算するので、チルトさせて撮影した画像を被検体の体軸方向に加算した画像が得られる。
【０００９】
本発明は、Ｘ線管と、そのＸ線管に対向し且つ２以上の検出器列を有するマルチ検出器と、被検体を乗せるクレードルと該クレードルを上下方向及び該被検体の体軸方向に移動させるための移動コントローラとを有するテーブル装置と、前記被検体のデータを収集するために前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方をアイソセンタの周りに回転させる回転制御手段と、前記マルチ検出器により得られたデータに基づき画像を再構成する画像再構成手段とを具備するＸ線ＣＴ装置において、前記回転により形成されるスキャン面の被検体に対する角度を変化させるチルト制御手段と、前記チルト制御手段により角度を変化させた状態で、Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方をアイソセンタの周りに回転させながら前記マルチ検出器により得られたデータについて、前記被検体の体軸に平行に伸びる直線を仮想したとき、当該仮想の直線が前記２以上の検出器列のスキャン面を貫くそれぞれの点を通るＸ線によるデータ同士を加算する補正手段とを具備し、前記画像再構成手段は、加算後のデータから画像を再構成するものであることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。スキャン面の角度に起因する各検出器列のデータ間のビューずれとは、被検体の体軸に平行に伸びる直線を仮想したとき、その仮想の直線が各検出器列のスキャン面を貫く点をそれぞれ通る各検出器列のＸ線であって平行なものにそれぞれ対応する各検出器列のデータのビューの相違をいう。被検体の体軸に対してスキャン面が直交しているときは、前記仮想の直線が各検出器列のスキャン面を貫く点をそれぞれ通る各検出器列のＸ線であって平行なものにそれぞれ対応する各検出器列のデータのビューは一致し、前記ビューずれはない。従って、各検出器列の同一ビューのデータを加算し、加算後のデータから画像を再構成すれば、加算画像が得られる。しかし、被検体の体軸に対してスキャン面が直交していないとき、すなわち、スキャン面をチルトさせたときは、前記仮想の直線が各検出器列のスキャン面を貫く点をそれぞれ通る各検出器列のＸ線であって平行なものにそれぞれ対応する各検出器列のデータのビューは一致せず、前記ビューずれが生じる。そこで、本発明によるＸ線ＣＴ装置では、前記スキャン面の角度に起因する前記ビューずれを補正し、前記仮想の直線が各検出器列のスキャン面を貫く点をそれぞれ通る各検出器列のＸ線であって平行なものにそれぞれ対応する各検出器列のデータ同士を加算する。そして、その加算後のデータから画像を再構成する。これにより、チルトさせて撮影した場合でも、被検体の体軸方向に加算した如き加算画像を得ることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して参考発明及び本発明の実施の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１１】
−第１の実施形態（参考発明の実施形態）−
図１は、参考発明及び本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１００のブロック図である。このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、テーブル装置８と、走査ガントリ９とを具備している。
【００１２】
前記操作コンソール１は、操作者の指示入力や情報入力などの受け付ける入力装置２と、スキャン処理や画像再構成処理や本発明に係る座標ずれ補正処理などを実行する中央処理装置３と、制御信号などを前記撮影テーブル８や前記走査ガントリ９とやり取りする制御インターフェース４と、前記走査ガントリ９で取得したデータを収集するデータ収集バッファ５と、前記データから再構成した画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータや画像を記憶する記憶装置７とを具備している。
【００１３】
前記テーブル装置８は、被検体を乗せるクレードル８ｃと、そのクレードル８ｃをｚ軸方向およびｙ軸方向に移動させるための移動コントローラ８ａとを具備している。なお、ｙ軸を上下方向とし、ｚ軸をクレードル８ｃの長手方向とする。また、ｙ軸とｚ軸に直交する軸をｘ軸とする。被検体の体軸は、ｚ軸方向を向くことになる。
【００１４】
前記走査ガントリ９は、Ｘ線コントローラ１０と、Ｘ線管１１と、コリメータ１２と、第１検出器列（図１０の１３１）および第２検出器列（図１０の１３２）の２列の検出器列を有するマルチ検出器１３と、データ収集部１４と、アイソセンタＩＳＯの回りにＸ線管１１やマルチ検出器１３などを回転させるための回転部コントローラ１５と、スキャン面の角度を傾斜させるためのチルトコントローラ１６とを具備している。
【００１５】
図２は、前記Ｘ線ＣＴ装置１００による加算画像作成処理のフロー図である。ステップＳ１では、Ｘ線管１１やマルチ検出器１３などをアイソセンタＩＳＯの周りに回転させて、第１検出器列１３１および第２検出器列１３２でそれぞれデータを収集する。ステップＳ２では、チルト角（図３のスキャン面の傾斜角θ）を読み込む。ステップＳ３では、第１検出器列１３１で得たデータを用いて第１画像（図３〜図５のＬ１）を再構成する。また、第２検出器列１３２で得たデータを用いて第２画像（図３〜図５のＬ２）を再構成する。ステップＳ４では、スキャン面の傾斜角θに応じて第１画像Ｌ１の座標ずれ（図３〜図５のΔ１）を補正し、補正画像（図６のＬ１’）を得る。また、スキャン面の傾斜角θに応じて第２画像Ｌ２の座標ずれ（図３〜図５のΔ２）を補正し、補正画像（図６のＬ２’）を得る。ステップＳ５では、補正画像Ｌ１’と補正画像Ｌ２’を加算し、加算画像を得る。そして、終了する。
【００１６】
前記ステップＳ４が、座標ずれ補正手段に相当する。また、前記ステップＳ５が、画像加算手段に相当する。
【００１７】
図３は、傾斜角θと座標ずれΔ１，Δ２の関係の説明図である。第１画像Ｌ１と第２画像Ｌ２の加算とは、座標が同じ第１画像Ｌ１の画素と第２画像Ｌ２の画素を加算することであり、図３では、傾斜時回転軸Ａ’の方向に加算することである。従って、そのまま加算すると、先述のように、基準回転軸Ａが第１画像Ｌ１を貫く点Ｐ１と第２画像Ｌ２上の点αが加算され、基準回転軸Ａが第２画像Ｌ２を貫く点Ｐ２と第１画像Ｌ１上の点βが加算される。一方、第１画像Ｌ１と第２画像Ｌ２を体軸方向に加算するということは、基準回転軸Ａが第１画像Ｌ１を貫く点Ｐ１と基準回転軸Ａが第２画像Ｌ２を貫く点Ｐ２とを加算するということである。そこで、このためには、点Ｐ１が傾斜時回転軸Ａ’上に位置するように第１画像Ｌ１を座標ずれΔ１だけずらした補正画像Ｌ１’を求め、且つ、点Ｐ２が傾斜時回転軸Ａ’上に位置するように第２画像Ｌ２を座標ずれΔ２だけずらした補正画像Ｌ２’を求め、それら補正画像Ｌ１’，Ｌ２’を加算すればよい。ここで、傾斜時回転軸Ａ’上におけるアイソセンタＩＳＯから第１画像Ｌ１の中心までの距離をＤ１とすれば、第１画像Ｌ１の座標ずれΔ１は次式で求められる。
Δ１＝Ｄ１・tan{θ}
また、傾斜時回転軸Ａ’上におけるアイソセンタＩＳＯから第２画像Ｌ２の中心までの距離をＤ２とすれば、第２画像Ｌ２の座標ずれΔ２は次式で求められる。
Δ２＝Ｄ２・tan{θ}
【００１８】
一般的には、Ｉ（＝２以上の自然数）列の検出器列を有するマルチ検出器の第ｉ（＝１〜Ｉ）検出器列の画像を第ｉ画像Ｌｉとし、傾斜時回転軸Ａ’上におけるアイソセンタＩＳＯから第ｉ画像Ｌｉの中心までの距離をＤｉとすれば、第ｉ画像Ｌｉの座標ずれΔｉは次式で求められる。
Δｉ＝Ｄｉ・tan{θ}
この座標ずれΔｉだけ第ｉ画像Ｌｉをずらして補正画像Ｌｉ’を求めれば、補正画像同士を加算することで、体軸方向に加算できることとなる。なお、加算する補正画像の枚数は何枚でもよい。
【００１９】
図４の（ａ）は、画像Ｌ１，Ｌ２を加算する場合の概念図である。図４の（ｂ）は、補正画像Ｌ１’，Ｌ２’を加算する場合の概念図である。
【００２０】
図５は、画像Ｌ１，Ｌ２の例示図である。図６は、補正画像Ｌ１’，Ｌ２’の例示図である。
【００２１】
以上の第１の実施形態によれば、チルトさせて撮影した画像を被検体の体軸方向に加算した画像が得られる。なお、加算以外の演算処理（例えば減算）を行うことも可能である。
【００２２】
−第２の実施形態（本発明の実施形態）−
前記第１の実施形態では各検出器列の画像段階でスキャン面の角度に起因するずれを補正して加算したが、第２の実施形態では各検出器列のデータ段階でスキャン面の角度に起因するずれを補正して加算する。
【００２３】
図７は、第２の実施形態加算ビュー画像構成処理のフロー図である。ステップＲ１では、Ｘ線管１１やマルチ検出器１３などをアイソセンタＩＳＯの周りに回転させて、第１検出器列１３１および第２検出器列１３２でそれぞれデータを収集する。ステップＲ２では、チルト角（図３のスキャン面の傾斜角θ）を読み込む。ステップＲ３では、スキャン面の傾斜角θに応じて第１検出器列１３１のデータと第２検出器列１３２のデータのビューずれを補正する。そして、基準回転軸Ａが第１検出器列１３１のスキャン面を貫く点を通るＸ線と基準回転軸Ａが第２検出器列１３２のスキャン面を貫く点を通るＸ線とであって平行なものにそれぞれ対応するデータ同士を加算する。ステップＲ４では、加算後のデータを用いて加算画像を再構成する。そして、終了する。
【００２４】
前記ステップＲ３が、ビューずれ補正手段およびデータ加算手段に相当する。
【００２５】
以上の第２の実施形態によれば、チルトさせて撮影した場合でも被検体の体軸方向に各検出器のデータを加算した画像が得られる。
【００２６】
−第３の実施形態（参考発明の実施形態）−
図８は、４列の検出器列を有するマルチ検出器で得た各検出器の画像Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ座標ずれ補正する場合の説明図である。基準回転軸Ａが各検出器の画像Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ貫く点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が傾斜時回転軸Ａ’上に並ぶように各画像Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を座標ずれ補正して補正画像Ｌ１’，Ｌ２’，Ｌ３’，Ｌ４’を得る。これらの補正画像Ｌ１’，Ｌ２’，Ｌ３’，Ｌ４’を演算処理（例えば加算）すれば、被検体の体軸方向に演算処理した画像が得られる。なお、なお、演算処理する補正画像の枚数は何枚でもよい。
【００２７】
−第４の実施形態（参考発明の実施形態）−
図９は、４列の検出器列を有するマルチ検出器でヘリカルスキャンして得た各検出器の画像Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ座標ずれ補正する場合の説明図である。画像再構成位置のアイソセンタＩＳＯごとに分けて、基準回転軸Ａが各検出器の画像Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ貫く点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が傾斜時回転軸Ａ’上に並ぶように各画像Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を座標ずれ補正して補正画像Ｌ１’，Ｌ２’，Ｌ３’，Ｌ４’を得る処理を行えばよい。得られた補正画像を画像再構成位置のアイソセンタＩＳＯごとに分けることなく、任意の何枚でも演算処理すれば、体軸方向に演算処理した画像が得られる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、スキャン面をチルトさせて撮影した場合でも、マルチ検出器の各検出器列の画像を被検体の体軸方向に加算した如き加算画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置のブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る加算画像作成処理のフロー図である。
【図３】傾斜角による座標ずれの説明図である。
【図４】第１の実施形態に係る座標ずれ補正無しの加算と座標ずれ補正有りの加算の概念図である。
【図５】座標ずれ補正無しのときの各検出器列の画像の例示図である。
【図６】第１の実施形態に係る座標ずれ補正有りのときの各検出器列の画像の例示図である。
【図７】第２の実施形態に係る加算画像作成処理のフロー図である。
【図８】第３の実施形態に係る座標ずれ補正無しの加算と座標ずれ補正有りの加算の概念図である。
【図９】第４の実施形態に係る座標ずれ補正無しの加算と座標ずれ補正有りの加算の概念図である。
【図１０】２列の検出器列を有するマルチ検出器を持つＸ線ＣＴ装置においてスキャン面をチルトさせないで撮影する状態とチルトさせて撮影する状態の比較説明図である。
【図１１】チルト無しの加算とチルト有りの加算の概念図である。
【図１２】傾斜角に起因する座標ずれの説明図である。
【図１３】傾斜角に起因する座標ずれの有る画像の例示図である。
【符号の説明】
１
操作コンソール
３中央処理装置
４制御インターフェース
９走査ガントリ
１１Ｘ線管
１３マルチ検出器
１６
チルトコントローラ

Claims

Ｘ線管と、そのＸ線管に対向し且つ２以上の検出器列を有するマルチ検出器と、被検体を乗せるクレードルと該クレードルを上下方向及び該被検体の体軸方向に移動させるための移動コントローラとを有するテーブル装置と、前記被検体のデータを収集するために前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方をアイソセンタの周りに回転させる回転制御手段と、前記マルチ検出器により得られたデータに基づき画像を再構成する画像再構成手段とを具備するＸ線ＣＴ装置において、
前記回転により形成されるスキャン面の被検体に対する角度を変化させるチルト制御手段と、
前記チルト制御手段により角度を変化させた状態で、Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方をアイソセンタの周りに回転させながら前記マルチ検出器により得られたデータについて、前記被検体の体軸に平行に伸びる直線を仮想したとき、当該仮想の直線が前記２以上の検出器列のスキャン面を貫くそれぞれの点を通るＸ線によるデータ同士を加算する補正手段と
を具備し、
前記画像再構成手段は、加算後のデータから画像を再構成するものであることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。