JP4873178B2 - Radiation imaging device - Google Patents

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本発明は、被検体の一方の側に放射線照射手段を、反対の側には放射線検出手段をそれぞれ配置し、放射線照射手段及び放射線検出手段を被検体の長手方向に沿って互いに同じ方向に相対的に平行移動させ、放射線照射手段及び放射線検出手段が被検体に対して所定のピッチ相対移動する度に、放射線照射手段から放射線を照射して放射線検出手段によって投影画像を取得し、投影画像に基づいて再構成処理を行い、被検体の断層画像を生成する放射線撮像装置に関するものである。   In the present invention, the radiation irradiating means is disposed on one side of the subject, the radiation detecting means is disposed on the opposite side, and the radiation irradiating means and the radiation detecting means are disposed in the same direction along the longitudinal direction of the subject. Each time the radiation irradiating means and the radiation detecting means move relative to the subject by a predetermined pitch, radiation is emitted from the radiation irradiating means, and a projection image is acquired by the radiation detecting means. The present invention relates to a radiation imaging apparatus that performs reconstruction processing on the basis of it and generates a tomographic image of a subject.

放射線撮像装置として、例えば、X線CT(Computed Tomography)装置がある。X線CT装置においては、被検体の一方の側にX線管が配置されるとともに、被検体に対してX線管の反対側にはX線検出器が配置され、X線管及びX線検出器が一体となって被検体のまわりを回転せしめられ、この回転運動の間に、X線管から被検体に対して放射線が照射され、透過X線がX線検出器によって検出されて、一定の回転角度毎に、被検体の投影画像が取得される。そして、投影画像から再構成処理によって被検体の断層画像が求められる。   An example of the radiation imaging apparatus is an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus. In the X-ray CT apparatus, an X-ray tube is disposed on one side of the subject, and an X-ray detector is disposed on the opposite side of the X-ray tube with respect to the subject. The detector is integrally rotated around the subject. During this rotational movement, the subject is irradiated with radiation from the X-ray tube, and transmitted X-rays are detected by the X-ray detector. A projection image of the subject is acquired at every fixed rotation angle. Then, a tomographic image of the subject is obtained from the projection image by reconstruction processing.

そして、X線CT装置では、X線管やX線検出器を回転させるための回転駆動機構が必要とされるが、かかる回転駆動機構は一般に高価であり、特に、正確な断層画像を得るためには高精度で動作するより高価な回転駆動機構が要求される。   In the X-ray CT apparatus, a rotation drive mechanism for rotating the X-ray tube and the X-ray detector is required. However, such a rotation drive mechanism is generally expensive, and particularly for obtaining an accurate tomographic image. Requires a more expensive rotary drive mechanism that operates with high accuracy.

これに対し、被検体の体軸方向に沿ってX線管及びX線検出器を互いに相対的に平行移動させ、取得した複数の投影画像から再構成処理によって、任意の高さ位置の断層画像を生成するX線断層撮影装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このX線断層撮影装置は、X線CT装置と比較して、生成される断層画像の解像度は劣るものの、X線管及びX線検出器を平行移動させるだけでよく、X線管及びX線検出器に対する回転駆動機構が不要であるという利点を有し、胸部、関節、消化器等の多くの人体部位の診断に有効利用されている。   In contrast, the X-ray tube and the X-ray detector are translated relative to each other along the body axis direction of the subject, and a tomographic image at an arbitrary height position is reconstructed from a plurality of acquired projection images. An X-ray tomography apparatus that generates the image is known (for example, see Patent Document 1). Although this X-ray tomography apparatus is inferior in resolution of the generated tomographic image as compared with the X-ray CT apparatus, it is only necessary to translate the X-ray tube and the X-ray detector. It has the advantage that a rotational drive mechanism for the detector is unnecessary, and is effectively used for diagnosis of many human body parts such as the chest, joints, digestive organs and the like.

しかしながら、このX線断層撮影装置においては、X線検出器として、近年、プラットパネル型X線検出器(FPD)が使用され、以前のイメージ・インテンシファイア(I.I.)に比べて視野が広くなったといえども、関心領域から離れるほど解像度が落ちるためにその視野が限られており、人体の体軸方向に沿った長い視野の断層撮影には対応することができなかった。   However, in this X-ray tomography apparatus, a platform type X-ray detector (FPD) has recently been used as an X-ray detector, and the field of view is larger than that of the previous image intensifier (II). However, the field of view is limited because the resolution decreases with increasing distance from the region of interest, and it has not been possible to cope with long-field tomography along the body axis direction of the human body.

加えて、このX線断層撮影装置では、複数の投影画像から任意の高さの断層画像を形成する際に、画像の連結部分に継ぎ目が見えてしまうという問題があった。特に、これは、被検体が存在しない領域を通過したX線による投影画像の部分で顕著となり、断層画像を再構成した場合に、被検体が存在しない領域に波状のアーチファクトが現れる。   In addition, this X-ray tomography apparatus has a problem in that when a tomographic image having an arbitrary height is formed from a plurality of projection images, a seam is visible at a connected portion of the images. In particular, this becomes prominent in a portion of a projected image by X-rays that has passed through a region where no subject exists, and when a tomographic image is reconstructed, a wavy artifact appears in a region where the subject does not exist.

特開2004−236929号公報JP 2004-236929 A

したがって、本発明の課題は、波状のアーチファクトが生じず鮮明で、しかも長い視野の断層画像を得ることができる放射線撮像装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a radiation imaging apparatus capable of obtaining a clear tomographic image having a long field of view without generating wavy artifacts.

上記課題を解決するため、本発明は、被検体の一方の側に放射線照射手段を配置するとともに、前記被検体に対して前記放射線照射手段の反対側には前記被検体を透過する放射線を検出して投影画像を取得する放射線検出手段を配置し、前記放射線照射手段及び前記放射線検出手段を前記被検体の長手方向に沿って互いに同じ方向に相対的に平行移動させ、前記放射線照射手段及び前記放射線検出手段が前記被検体に対して所定のピッチ相対移動する度に、前記放射線照射手段から放射線を照射して前記放射線検出手段によって投影画像を取得し、前記投影画像に基づいて再構成処理を行い、前記被検体の断層画像を生成する放射線撮像装置において、前記投影画像のそれぞれを、前記被検体の長手方向に沿って前記所定のピッチ毎に分解することにより、前記所定のピッチに対応する放射線の投影角度毎に分解された部分投影画像を生成する投影画像分解手段と、前記投影画像のそれぞれの部分投影画像を、同一の投影角度毎に、その投影画像が取得された順序に従って順次結合して合成投影画像を形成する画像合成手段と、前記画像合成手段によって形成された合成投影画像において、前記被検体が存在しない領域を検出し、その画像領域の画素値を予め決定された値に置き換えることによって前記合成投影画像を前処理する画像前処理手段と、前記画像前処理手段によって前処理された合成投影画像に基づいて再構成処理を行い、前記被検体の断層画像を生成する再構成処理手段と、を備えていることを特徴とする放射線撮像装置を構成したものである。   In order to solve the above problems, the present invention provides a radiation irradiating means on one side of a subject, and detects radiation transmitted through the subject on the opposite side of the radiation irradiating means with respect to the subject. A radiation detecting means for acquiring a projection image, and relatively moving the radiation irradiating means and the radiation detecting means in the same direction along the longitudinal direction of the subject. Each time the radiation detection means moves relative to the subject by a predetermined pitch, radiation is emitted from the radiation irradiation means, a projection image is acquired by the radiation detection means, and reconstruction processing is performed based on the projection image. In the radiation imaging apparatus that performs the tomographic image of the subject, each of the projection images is decomposed at the predetermined pitch along the longitudinal direction of the subject. Thus, the projection image decomposing means for generating the partial projection images decomposed for each radiation projection angle corresponding to the predetermined pitch, and the partial projection images of the projection image for each same projection angle An image composition unit that sequentially combines in accordance with the order in which the projection images are acquired to form a composite projection image, and a region where the subject does not exist is detected in the composite projection image formed by the image composition unit, and the image region Image pre-processing means for pre-processing the composite projection image by replacing the pixel value of a predetermined value, and a reconstruction process based on the composite projection image pre-processed by the image pre-processing means, And a reconstruction processing unit configured to generate a tomographic image of the subject.

上記構成において、好ましくは、前記画像前処理手段は、前記合成投影画像において、隣接する画素の画素値の差が予め決定された値以上となる位置を順次検出して前記被検体と該被検体が存在しない領域との境界線を求めることにより、前記被検体が存在しない領域を検出し、あるいは、前記画像前処理手段は、前記合成投影画像において、前記被検体が存在する領域の画素値の最大値として予め決定された参照値より大きい画素値の領域を前記被検体が存在しない領域として検出する。
また、前記放射線放出手段及び前記放射線検出手段は前記被検体に対して互いに同じ速度で相対的に平行移動することが好ましい。
In the above configuration, preferably, the image preprocessing unit sequentially detects a position at which a difference in pixel values of adjacent pixels is equal to or greater than a predetermined value in the composite projection image, and the subject and the subject. The region where the subject does not exist is detected by obtaining a boundary line with the region where the subject does not exist, or the image preprocessing means detects the pixel value of the region where the subject exists in the composite projection image. A region having a pixel value larger than a reference value determined in advance as a maximum value is detected as a region where the subject does not exist.
Further, it is preferable that the radiation emitting means and the radiation detecting means are relatively translated with respect to the subject at the same speed.

本発明によれば、放射線照射手段及び放射線検出手段を前記被検体の長手方向に沿って互いに同じ方向に相対的に平行移動させ、放射線照射手段及び放射線検出手段が被検体に対して所定のピッチ相対移動する度に、放射線照射手段から放射線を照射して放射線検出手段によって投影画像を取得し、各投影画像を所定のピッチに対応する放射線の投影角度毎に分解して部分投影画像を生成し、部分投影画像を、同一の投影角度毎に、その投影画像が取得された順序に従って順次結合して合成投影画像を形成し、合成投影画像において被検体が存在しない領域を検出し、その領域の画素値を予め決定された値に置き換えることによって合成投影画像を前処理し、前処理した合成投影画像に基づいて再構成処理を行って被検体の断層画像を生成するので、波状のアーチファクトが現れず非常に鮮明で、長い視野の断層画像が得られ、より迅速かつ正確な断層画像による診断を実現することができる。   According to the present invention, the radiation irradiating means and the radiation detecting means are relatively translated in the same direction along the longitudinal direction of the subject, and the radiation irradiating means and the radiation detecting means have a predetermined pitch with respect to the subject. Each time relative movement is performed, radiation is emitted from the radiation irradiating means, a projection image is acquired by the radiation detecting means, and each projection image is decomposed at each radiation projection angle corresponding to a predetermined pitch to generate a partial projection image. The partial projection images are sequentially combined at the same projection angle according to the order in which the projection images are acquired to form a composite projection image, and an area where no subject exists in the composite projection image is detected. Preprocessing the composite projection image by replacing the pixel value with a predetermined value, and performing a reconstruction process based on the preprocessed composite projection image to generate a tomographic image of the subject Because, it can very clearly not appear wavy artifacts, it obtained a long field of view of the tomographic image, to achieve a diagnosis by faster and more accurate tomographic image.

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例について説明する。図1は、本発明の1実施例による放射線撮像装置の構成を示すブロック図である。この実施例では、放射線撮像装置は、X線断層撮影装置として構成されるが、本発明は、X線断層撮影装置のほかに、PET(Positron Emission Tomography)装置や、SPECT(Single Photon Emission CT)装置等に代表されるECT(Emission Computed Tomography)装置の、X線以外の放射線を用いて断層画像を生成する放射線撮像装置にも適用可能である。
図1を参照して、本発明のX線断層撮影装置は、その上に被検体Mが置かれる支持台1と、支持台1の上方に配置され、被検体MにX線を照射するX線照射手段2と、支持台1の下側に配置され、被検体Mを透過するX線を検出するX線検出手段3を備えている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radiation imaging apparatus according to one embodiment of the present invention. In this embodiment, the radiation imaging apparatus is configured as an X-ray tomography apparatus. However, in addition to the X-ray tomography apparatus, the present invention is a PET (Positron Emission Tomography) apparatus or a SPECT (Single Photon Emission CT). The present invention can also be applied to a radiation imaging apparatus that generates a tomographic image using radiation other than X-rays in an ECT (Emission Computed Tomography) apparatus typified by an apparatus.
With reference to FIG. 1, the X-ray tomography apparatus of the present invention has a support 1 on which a subject M is placed, and an X placed on the support 1 to irradiate the subject M with X-rays. An X-ray detection unit 3 that detects X-rays that are disposed below the support table 1 and that passes through the subject M is provided.

支持台1は、支持台移動機構14によって、昇降運動、回転運動および水平運動し得るようになっている。支持台移動機構14の動作は、支持台制御部4によって制御される。   The support table 1 can be moved up and down, rotated and horizontally by a support table moving mechanism 14. The operation of the support table moving mechanism 14 is controlled by the support table control unit 4.

X線照射手段2は、X線管からなっており、X線管移動機構15によって、被検体の長手方向(矢印z)に沿って双方向に移動可能になっている。X線管移動機構15は、図2に示すように、支持台1の横に配置されて被検体の長手方向(矢印z)にのびるとともに、モータ20によって軸まわりに回転駆動される水平なネジ棒21と、下端部がネジ棒に係合する支柱22とからなり、支柱22の上端には、X線管2が支持、固定される。そして、ネジ棒21が正または逆方向に回転駆動されることによって、図中の一点鎖線で示すように、X線管2が被検体の長手方向に沿って移動する。また、モータ20の回転方向および回転量を検出するエンコーダ23が備えられ、エンコーダ23の出力検出値はX線管制御部7に送られる。X線管制御部7は、この出力検出値に基づいてX線管2の現在位置を求める。X線管制御部7は、X線管2に管電圧や管電流を与える高電圧発生部6を有している。   The X-ray irradiation means 2 is composed of an X-ray tube, and can be moved in both directions along the longitudinal direction (arrow z) of the subject by an X-ray tube moving mechanism 15. As shown in FIG. 2, the X-ray tube moving mechanism 15 is a horizontal screw that is arranged beside the support base 1 and extends in the longitudinal direction (arrow z) of the subject, and is driven to rotate around the axis by the motor 20. The rod 21 includes a column 22 having a lower end engaged with the screw rod, and the X-ray tube 2 is supported and fixed to the upper end of the column 22. Then, when the screw rod 21 is rotationally driven in the forward or reverse direction, the X-ray tube 2 moves along the longitudinal direction of the subject as indicated by the one-dot chain line in the drawing. In addition, an encoder 23 for detecting the rotation direction and the rotation amount of the motor 20 is provided, and an output detection value of the encoder 23 is sent to the X-ray tube control unit 7. The X-ray tube control unit 7 obtains the current position of the X-ray tube 2 based on the detected output value. The X-ray tube controller 7 has a high voltage generator 6 that applies a tube voltage and a tube current to the X-ray tube 2.

X線検出器3は、FPD(フラットパネル型X線検出器)からなっている。X線検出器3として、FPDの代わりに、イメージ・インテンシファイア(I.I.)等の任意の公知のX線検出手段を使用することができる。
FPD3は、FPD移動機構16によって、被検体の長手方向(矢印z)に沿って移動可能となっている。FPD移動機構16は、図3に示すように、ラック・ピニオン機構から構成され、ラック30は、支持台1に取り付けられて被検体の長手方向(矢印z)にのび、ピニオン31は、FPD3に取り付けられる。そして、モータ32によってピニオン31が正または逆方向に回転駆動されることによって、図中の一点鎖線で示すように、FPD3が被検体の長手方向(矢印z)に沿って移動する。また、モータ32の回転方向および回転量を検出するエンコーダ33が備えられ、エンコーダ33の出力検出値はFPD制御部5に送られる。FPD制御部5は、この出力検出値に基づいてFPD3の現在位置を求める。
The X-ray detector 3 is composed of an FPD (flat panel X-ray detector). As the X-ray detector 3, any known X-ray detection means such as an image intensifier (II) can be used instead of the FPD.
The FPD 3 can be moved along the longitudinal direction (arrow z) of the subject by the FPD moving mechanism 16. As shown in FIG. 3, the FPD moving mechanism 16 includes a rack and pinion mechanism, the rack 30 is attached to the support base 1 and extends in the longitudinal direction (arrow z) of the subject, and the pinion 31 is attached to the FPD 3. It is attached. Then, when the pinion 31 is rotationally driven in the forward or reverse direction by the motor 32, the FPD 3 moves along the longitudinal direction (arrow z) of the subject, as shown by the one-dot chain line in the figure. In addition, an encoder 33 that detects the rotation direction and the rotation amount of the motor 32 is provided, and an output detection value of the encoder 33 is sent to the FPD control unit 5. The FPD control unit 5 obtains the current position of the FPD 3 based on the output detection value.

X線断層撮影装置は、さらに、FPD3からの荷電信号であるX線検出信号をデジタル化して取り出すA/D変換器8と、A/D変換器8から出力されたX線検出信号に基づいて断層画像を生成する断層像生成部9と、上述の各構成部を統括制御するコントローラ10と、処理された画像データ等を記憶するメモリ部11と、オペレータが各種入力を行うための入力部12と、モニタ13を備えている。   The X-ray tomography apparatus further digitizes an X-ray detection signal, which is a charge signal from the FPD 3, and extracts it based on the X-ray detection signal output from the A / D converter 8. A tomographic image generation unit 9 that generates a tomographic image, a controller 10 that performs overall control of the above-described components, a memory unit 11 that stores processed image data and the like, and an input unit 12 for an operator to make various inputs. And a monitor 13.

断層像生成部9は、X線検出信号に対してラグ補正やゲイン補正等を行って、FPD3の検出面に投影された投影画像を出力する補正部9aと、補正された投影画像をピッチ毎に分解する投影画像分解部9bと、分解された部分投影画像を同一の投影角度毎に合成して投影角度毎に合成投影画像を形成する画像合成部9cと、各合成投影画像を前処理する画像前処理部9eと、前処理された合成投影画像に基づいて再構成処理を行い、被検体の断層画像を生成する再構成処理部9dを有している。   The tomogram generation unit 9 performs lag correction, gain correction, and the like on the X-ray detection signal, and outputs a projection image projected on the detection surface of the FPD 3. The tomogram generation unit 9 outputs the corrected projection image for each pitch. A pre-process for each of the combined projection images, a projection image decomposition unit 9b that decomposes the divided partial projection images, an image combination unit 9c that combines the decomposed partial projection images at the same projection angle to form a combined projection image for each projection angle, and An image preprocessing unit 9e and a reconstruction processing unit 9d that performs a reconstruction process based on the preprocessed composite projection image and generates a tomographic image of the subject are included.

次に、投影画像分解部9b、画像合成部9c及び再構成処理部9dの動作について説明する。図4は、X線管及びフラットパネル型X線検出器(FPD)による撮像原理を説明した図であり、図5及び図6は、投影画像の分解及び新たな合成投影画像の作成方法を説明した図である。なお、FPDによって得られた投影画像は、補正部によってラグ補正やゲイン補正等の処理が既になされているものとして説明する。   Next, operations of the projection image decomposition unit 9b, the image composition unit 9c, and the reconstruction processing unit 9d will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining the imaging principle using an X-ray tube and a flat panel X-ray detector (FPD), and FIGS. 5 and 6 illustrate a method for decomposing a projection image and creating a new composite projection image. FIG. Note that the projection image obtained by FPD will be described on the assumption that processing such as lag correction and gain correction has already been performed by the correction unit.

X線管2及びFPD3が予め決定されたピッチだけ移動する毎に(図4(A)〜(D)参照)、X線管2からX線が被検体に対して照射され、被検体を透過したX線がFPD3によって検出されて投影画像O、O、・・、O、・・、O(1≦I≦M)(図4(E)〜(H)参照)が得られる。
具体的には、X線管2及びFPD3が図4(A)の位置にあるとき、X線管2からX線が照射され、そのX線がFPD3によって検出されて投影画像O(図4(E))が取得され、X線管2及びFPD3が図4(A)の位置からピッチdだけ移動して図4(B)の位置に達したとき、X線管2からX線が照射され、そのX線がFPD3によって検出されて投影画像O(図4(F))が取得される。順次同様にして、X線管2及びFPD3がピッチdずつ移動し、I番目の位置に達したとき(図4(C)参照)には、FPD3によって投影画像O(図4(G))が取得され、そして、M番目の位置に達したとき(図4(D)参照)、FPD3によって投影画像O(図4(H))が取得される。この実施例では、図4(A)の位置が被検体Mの頭部にあり、図4(D)の位置が被検体Mの足部にあって、X線管2及びFPD3が順次図4(A)〜(D)の各位置に移動するにつれて被検体Mの頭部から足部へと移動する。
Each time the X-ray tube 2 and the FPD 3 move by a predetermined pitch (see FIGS. 4A to 4D), X-rays are irradiated from the X-ray tube 2 to the subject and pass through the subject. X-rays are detected by the FPD 3 to obtain projection images O 1 , O 2 ,..., O I ,..., O M (1 ≦ I ≦ M) (see FIGS. 4E to 4H). .
Specifically, when the X-ray tube 2 and the FPD 3 are at the position shown in FIG. 4A, X-rays are emitted from the X-ray tube 2, and the X-rays are detected by the FPD 3 and projected image O 1 (FIG. 4). (E)) is acquired, and when the X-ray tube 2 and the FPD 3 move by the pitch d from the position of FIG. 4A to reach the position of FIG. Then, the X-ray is detected by the FPD 3 to obtain a projection image O 2 (FIG. 4F). Similarly, when the X-ray tube 2 and the FPD 3 move by the pitch d and reach the I-th position (see FIG. 4C), the projection image O I (FIG. 4G) is obtained by the FPD 3. And the projection image O M (FIG. 4H) is acquired by the FPD 3 when the Mth position is reached (see FIG. 4D). In this embodiment, the position of FIG. 4A is on the head of the subject M, the position of FIG. 4D is on the foot of the subject M, and the X-ray tube 2 and the FPD 3 are sequentially shown in FIG. As it moves to each position of (A) to (D), it moves from the head of the subject M to the foot.

画像分解部9bは、取得された投影画像O、O、・・、O、・・、Oをそれぞれ、1ピッチdに相当する長さ毎に分解することによって、X線の投影角度毎に分解された部分投影画像を生成する。
これを、図4(A)の部分拡大図である図4(I)を用いて説明する。図4(I)を参照して、FPD3の検出面(投影画像に対応)は、被検体の長手(体軸)方向に沿って1ピッチd毎に分解されている。このとき、X線管2からFPD3への照射軸と被検体の体軸zとのなす角度であるX線投影角度は、各ピッチdに対応して、θ、θ、・・、θ、・・、θとなる。すなわち、投影画像を被検体の長手方向に沿ってピッチd毎に分解することは、その投影画像をそのピッチdに対応するX線投影角度毎に分解することに対応する。
The image decomposition unit 9b decomposes the acquired projection images O 1 , O 2 ,..., O I ,..., O M for each length corresponding to one pitch d, thereby projecting X-rays. A partial projection image decomposed for each angle is generated.
This will be described with reference to FIG. 4I, which is a partially enlarged view of FIG. Referring to FIG. 4I, the detection surface (corresponding to the projection image) of FPD 3 is decomposed every pitch d along the longitudinal (body axis) direction of the subject. At this time, the X-ray projection angle, which is the angle formed between the irradiation axis from the X-ray tube 2 to the FPD 3 and the body axis z of the subject, corresponds to θ 1 , θ 2 ,. J, ··, the θ N. That is, decomposing the projection image at every pitch d along the longitudinal direction of the subject corresponds to decomposing the projection image at every X-ray projection angle corresponding to the pitch d.

例えば、図4(E)に示すように、投影画像Oは、ピッチd毎に、部分投影画像O11、O12、・・、O1J、・・、O1Nに分解され、部分投影画像O11は投影角度θで照射されたX線によって得られた画像に対応し、部分投影画像O12は投影角度θで照射されたX線によって得られた画像に対応し、以下同様に、部分投影画像O1Jは投影角度θで照射されたX線によって得られた画像に対応し、部分投影画像O1Nは投影角度θで照射されたX線によって得られた画像に対応する。 For example, as shown in FIG. 4 (E), the projection image O 1, for each pitch d, the partial projection image O 11, O 12, ··, O 1J, is decomposed ..., the O 1N, partial projection image O 11 corresponds to the image obtained by X-rays irradiated at the projection angle θ 1 , the partial projection image O 12 corresponds to the image obtained by X-rays irradiated at the projection angle θ 2 , and so on. The partial projection image O 1J corresponds to an image obtained by X-rays irradiated at the projection angle θ J , and the partial projection image O 1N corresponds to an image obtained by X-rays irradiated at the projection angle θ N. .

また、例えば、図4(H)に示すように、投影画像Oは、ピッチd毎に、部分投影画像OM1、OM2、・・、OMJ、・・、OMNに分解され、部分投影画像OM1は投影角度θで照射されたX線によって得られた画像に対応し、部分投影画像OM2は投影角度θで照射されたX線によって得られた画像に対応し、以下同様に、部分投影画像OMJは投影角度θで照射されたX線によって得られた画像に対応し、部分投影画像OMNは投影角度θで照射されたX線によって得られた画像に対応する。 Further, for example, as shown in FIG. 4 (H), the projected image O M, for each pitch d, the partial projection image O M1, O M2, is decomposed · ·, O MJ, · ·, to the O MN, part The projection image O M1 corresponds to an image obtained by X-rays irradiated at the projection angle θ 1 , the partial projection image O M2 corresponds to an image obtained by X-rays irradiated at the projection angle θ 2 , and Similarly, the partial projection image O MJ corresponds to an image obtained by X-rays irradiated at the projection angle θ J , and the partial projection image O MN corresponds to an image obtained by X-rays irradiated at the projection angle θ N. Correspond.

そして、画像合成部は、各部分投影画像を、同一の投影角度毎に、その投影画像が取得された順序に従って順次結合して合成投影画像を形成する。
例えば、図5を参照して、投影画像O、O、・・、O、・・、Oのそれぞれの分解投影画像のうち、投影角度θに対応する部分投影画像O11、O21、・・、OI1、・・、OM1が、その投影画像が取得された順序に従って順次結合され、1つの合成投影画像Pが形成される(図5(A)〜(E)参照)。また、投影角度θに対応する部投影画像O12、O22、・・、OI2、・・、OM2が、その投影画像が取得された順序に従って順次結合され、1つの合成投影画像Pが形成される(図5(F)〜(J)参照)。
Then, the image composition unit sequentially combines the partial projection images at the same projection angle according to the order in which the projection images are acquired to form a composite projection image.
For example, with reference to FIG. 5, the projected image O 1, O 2, ··, O, ··, among the respective decomposition projected image O M, the partial projection image O 11 corresponding to the projection angle theta 1, O 21 ,..., O I1 ,..., O M1 are sequentially combined in the order in which the projection images are acquired to form one composite projection image P 1 (FIGS. 5A to 5E). reference). Further, the partial projection images O 12 , O 22 ,..., O I2 ,..., O M2 corresponding to the projection angle θ 2 are sequentially combined according to the order in which the projection images are acquired, and one combined projection image P 2 is formed (see FIGS. 5F to 5J).

また、図6を参照して、投影画像O、O、・・、O、・・、Oのそれぞれの分解投影画像のうち、投影角度θに対応する部分投影画像O1J、O2J、・・、OIJ、・・、OMJが、その投影画像が取得された順序に従って順次結合され、1つの合成投影画像Pが形成される(図6(A)〜(E)参照)。また、投影角度θに対応する部投影画像O1N、O2N、・・、OIN、・・、OMNが、その投影画像が取得された順序に従って順次結合され、1つの合成投影画像Pが形成される(図6(F)〜(J)参照)。 Further, referring to FIG. 6, the projection image O 1, O 2, ··, O I, ··, among the respective decomposition projected image O M, the partial projection image O 1 J corresponding to the projection angle theta J, O 2J, ··, O IJ, ··, O MJ is sequentially coupled in the order in which the projected image is acquired, one of the synthetic projection images P J is formed (FIG. 6 (a) ~ (E) reference). Further, the partial projection images O 1N , O 2N ,..., O IN ,..., O MN corresponding to the projection angle θ N are sequentially combined according to the order in which the projection images are acquired, and one combined projection image P N is formed (see FIGS. 6F to 6J).

こうして、画像合成部9cは、各部分投影画像を、同一の投影角度θ、θ、・・、θ、・・、θ毎に、その投影画像が取得された順序に従って順次結合して合成投影画像P、P、・・、P、・・、Pを形成する。 Thus, the image combining unit 9c is a respective partial projection image, the same projection angles θ 1, θ 2, ··, θ J, ··, each theta N, sequentially combined in the order in which the projected image is acquired synthetic projection images P 1, P 2 Te, ··, P J, ··, to form a P N.

次に、画像前処理部9eは、合成投影画像P、P、・・、P、・・、Pのそれぞれについて、隣接する画素の画素値の差が予め決定された値以上となる位置を順次検出して被検体Mと該被検体Mが存在しない領域との境界線を求めることにより、被検体Mが存在しない領域を検出する。あるいは、画像前処理部9eは、各合成投影画像において、被検体が存在する領域の画素値の最大値として予め決定された参照値より大きい画素値の領域を被検体が存在しない領域として検出する。
この場合、隣接する画素の画素値の差の値及び参照値は、合成投影画像の各画素値は、X線管2から照射されるX線の強度や被検体の厚み等によってかなり変動することを考慮して予め決定されなければならない。
Next, the image preprocessing section 9e is synthesized projected image P 1, P 2, ··, P J, ··, for each P N, and the difference between the pixel values of adjacent pixels predetermined value or more The region where the subject M does not exist is detected by sequentially detecting the position to obtain the boundary line between the subject M and the region where the subject M does not exist. Alternatively, the image preprocessing unit 9e detects, in each composite projection image, a region having a pixel value larger than a reference value determined in advance as the maximum pixel value of the region where the subject exists as a region where the subject does not exist. .
In this case, the pixel value difference value and the reference value of adjacent pixels, each pixel value of the composite projection image varies considerably depending on the intensity of X-rays irradiated from the X-ray tube 2 and the thickness of the subject. Must be determined in advance.

画像前処理部9eは、さらに、被検体Mが存在しない領域の画素値を予め決定された同一の値に置き換える。この予め決定される同一の値は、再構成処理によって得られる断層画像中に波状のアーチファクトが現われないレベルの適当な値である。   The image preprocessing unit 9e further replaces the pixel value of the area where the subject M does not exist with the same predetermined value. The predetermined same value is an appropriate value at a level at which no wavy artifact appears in the tomographic image obtained by the reconstruction process.

そして、再構成処理部9dは、画像前処理部9eによって前処理された合成投影画像に基づいて公知の画像再構成処理を行い、被検体Mの断層画像を生成する。再構成処理については、後述する。   Then, the reconstruction processing unit 9d performs a known image reconstruction process based on the composite projection image preprocessed by the image preprocessing unit 9e, and generates a tomographic image of the subject M. The reconstruction process will be described later.

本発明のX線断層撮影装置によれば、X線管2およびFPD3が被検体Mの長手方向(体軸z方向)に沿って互いに同方向に平行移動させることにより、体軸zに沿った長い視野の投影画像データをFPD3から取得することができる。
これを数値的に説明すると、前処理された合成投影画像P、P、・・、P、・・、Pの枚数はN[Frame]であって、X線管2及びFPD3の撮像系の移動速度をv[mm/sec]、FPD3の視野サイズをV[mm]、撮像周期(「パルス時間幅」とも呼ばれる)をT[sec/Frame]とすると、移動速度v[mm/sec]は、
v[mm/sec]=V[mm]/N[Frame]×(1/T[sec/Frame])
と表される。また、撮像周期の逆数は撮像速度であって、撮像速度をF[Frame/sec]とすると、移動速度v[mm/sec]は、
v[mm/sec]=V[mm]/N[Frame]×F[Frame/sec]
と表され、また、ピッチd[mm/Frame]は、
d[mm/Frame]=V[mm]/N[Frame]
と表される。
According to the X-ray tomography apparatus of the present invention, the X-ray tube 2 and the FPD 3 are translated in the same direction along the longitudinal direction (body axis z direction) of the subject M, thereby along the body axis z. Projection image data with a long field of view can be acquired from the FPD 3.
This will be described numerically. The number of pre-processed composite projection images P 1 , P 2 ,..., P J ,..., P N is N [Frame], and the X-ray tube 2 and FPD 3 If the moving speed of the imaging system is v [mm / sec], the visual field size of the FPD 3 is V [mm], and the imaging cycle (also called “pulse time width”) is T [sec / Frame], the moving speed v [mm / sec]
v [mm / sec] = V [mm] / N [Frame] × (1 / T [sec / Frame])
It is expressed. The reciprocal of the imaging period is the imaging speed. If the imaging speed is F [Frame / sec], the moving speed v [mm / sec] is
v [mm / sec] = V [mm] / N [Frame] × F [Frame / sec]
And the pitch d [mm / Frame] is
d [mm / Frame] = V [mm] / N [Frame]
It is expressed.

例えば、今、視野サイズVを17インチ(=430[mm])、合成投影画像の枚数Nを50[Frame]、撮像速度Fを15[Frame/sec]とすると、移動速度vはv[mm/sec]=430[mm]/50[Frame]×15[Frame/sec]=129[mm/sec]となり、ピッチdはd[mm]=430[mm]/50[Frame]=8.6[mm/Frame]となる。
したがって、X線管2及びFPD3を互いに同速度の129[mm/sec]で平行移動し、X線管2及びFPD3が8.6[mm/Frame]のピッチ移動する毎に、15[Frame/sec]のタイミングでX線を間欠的に照射することで、50枚の合成投影画像が得られる。
For example, if the field size V is 17 inches (= 430 [mm]), the number N of composite projected images is 50 [Frame], and the imaging speed F is 15 [Frame / sec], the moving speed v is v [mm]. / sec] = 430 [mm] / 50 [Frame] × 15 [Frame / sec] = 129 [mm / sec], and the pitch d is d [mm] = 430 [mm] / 50 [Frame] = 8.6. [mm / Frame].
Accordingly, the X-ray tube 2 and the FPD 3 are translated at the same speed of 129 [mm / sec], and every time the X-ray tube 2 and the FPD 3 move at a pitch of 8.6 [mm / Frame], 15 [Frame / 50 composite projection images are obtained by intermittently irradiating X-rays at the timing of [sec].

次に、再構成処理部9dによる再構成処理の動作について説明する。この実施例では、再構成処理部9dは、フェルドカンプ(Feldkamp)法による再構成処理を行う。
フェルドカンプ(Feldkamp)法は、一般に、図7(A)に示すように、X線管2およびFPD3を円弧軌道に沿って移動させて断層撮影を行う場合に適用されるが、本発明では、図7(B)に示すように、X線管2およびFPD3を、平行に直線軌道に沿って移動させて断層撮影を行う場合に適用する。
Next, the operation of the reconstruction processing by the reconstruction processing unit 9d will be described. In this embodiment, the reconstruction processing unit 9d performs reconstruction processing by the Feldkamp method.
The Feldkamp method is generally applied when tomography is performed by moving the X-ray tube 2 and the FPD 3 along an arc orbit as shown in FIG. As shown in FIG. 7B, the present invention is applied when tomography is performed by moving the X-ray tube 2 and the FPD 3 in parallel along a linear trajectory.

まず、フェルドカンプ(Feldkamp法)を、円弧軌道に沿った断層撮影に適用した場合には、再構成アルゴリズムは、次の(1)式〜(3)式で表される。   First, when Feldkamp (Feldkamp method) is applied to tomography along an arc orbit, the reconstruction algorithm is expressed by the following equations (1) to (3).

ここで、x−y−z座標系は、図8に示すように、空間に固定して設定される。そして、z軸の中心のまわりをX線管2およびFPD3からなる撮像系が回転し、X線管2は、x−y平面内において原点のまわりに半径Dの円運動をする。なお、以下の再構成処理の説明において、投影角度を、FPD3の検出面に入射するX線の中心ビームが該検出面の法線に対してなす角度として定義し、φで表わす。また、y軸方向に体軸をとる。   Here, the xyz coordinate system is set fixed in space as shown in FIG. Then, the imaging system including the X-ray tube 2 and the FPD 3 rotates around the center of the z-axis, and the X-ray tube 2 performs a circular motion with a radius D around the origin in the xy plane. In the following description of the reconstruction process, the projection angle is defined as an angle formed by the central beam of the X-rays incident on the detection surface of the FPD 3 with respect to the normal line of the detection surface, and is represented by φ. The body axis is taken in the y-axis direction.

(1)式において、f(r↑)(文字の後ろに「↑」の記号を付した場合は、ベクトル表示であることを表す。以下同様。)は、再構成される断層像の位置r↑における画素値を表す。Y(r↑)、Z(r↑)は、位置r↑にある画素がFPD3の検出面上に投影される点の座標である。Pφは、投影角度φでのFPD3の検出面上の投影画像である。gは、FBP(Filtered Back Projection)のフィルタ関数である。図9には、このフィルタ関数の1例を示した。なお、図9では、φ=βである。また、W、Wは、X線ビームの広がりの影響を補正するための係数である。 In the expression (1), f (r ↑) (when the symbol “↑” is added after the character, it represents a vector display. The same applies hereinafter) indicates the position r of the tomographic image to be reconstructed. Represents the pixel value at ↑. Y (r ↑) and Z (r ↑) are the coordinates of the point at which the pixel at the position r ↑ is projected on the detection surface of the FPD 3. P φ is a projection image on the detection surface of the FPD 3 at the projection angle φ. g y is a filter function of the FBP (Filtered Back Projection). FIG. 9 shows an example of this filter function. In FIG. 9, φ = β. W 1 and W 2 are coefficients for correcting the influence of the spread of the X-ray beam.

フェルドカンプ(Feldkamp)法を、直線軌道に沿った断層撮影に適用する場合には、円弧軌道に沿った断層撮影では、図7(A)に示すように、X線管2から回転中心に下ろした垂線がFPD3の検出面と直交するのに対し、直線軌道に沿った断層撮影では、図7(B)および図11(B)に示すように、X線管2から照射されるX線の中心ビームが、被検体Mの特定断層面の中心点Cを透過して、常にFPD3の検出面の中心点に垂直に入射するようにはなっていない。すなわち、FPD3の検出面の中心点への入射角度が1撮影毎に異なる。   When the Feldkamp method is applied to tomography along a linear trajectory, the tomography along the arc trajectory is lowered from the X-ray tube 2 to the center of rotation as shown in FIG. Whereas the perpendicular is perpendicular to the detection surface of the FPD 3, in the tomography along the straight trajectory, as shown in FIGS. 7 (B) and 11 (B), the X-rays irradiated from the X-ray tube 2 are irradiated. The center beam does not always pass through the center point C of the specific tomographic plane of the subject M and always enter the center point of the detection surface of the FPD 3 perpendicularly. That is, the incident angle with respect to the center point of the detection surface of the FPD 3 is different for each photographing.

そこで、図11(B)に示すように、1撮影毎に、FPD3の検出面の中心点に垂直に入射するX線ビームに直交し、かつX線管2およびFPD3の移動方向に直交する軸であって、被検体Mの関心領域のほぼ中心の断層面内を通過する軸を、仮想回転中心軸VCに設定する。また、1撮影毎に、X線管2からFPD3の検出面の中心点に下ろした第1垂線の長さをSIDとし、これに沿ってX線管2から特定断層面の中心Cまでの距離をSOD(=D)とし、撮影毎のFPD3の中心点から上記第1垂線に下ろした第2垂線の長さをYAとする。このとき、第2垂線の長さYAは、
YA=SID×tanφ (4)
となる。
Therefore, as shown in FIG. 11 (B), an axis orthogonal to the X-ray beam perpendicularly incident on the center point of the detection surface of the FPD 3 and orthogonal to the moving direction of the X-ray tube 2 and the FPD 3 every imaging. The axis passing through the tomographic plane at the center of the region of interest of the subject M is set as the virtual rotation center axis VC. In addition, the distance from the X-ray tube 2 to the center C of the specific tomographic plane along the length of the first perpendicular drawn from the X-ray tube 2 to the center point of the detection surface of the FPD 3 for each radiograph is taken as SID. Is the SOD (= D), and the length of the second perpendicular drawn from the center point of the FPD 3 for each photographing to the first perpendicular is YA. At this time, the length YA of the second perpendicular is
YA = SID × tanφ (4)
It becomes.

したがって、1撮影毎の逆投影処理を行う際に、この仮想回転中心軸VCを基準とし、(4)式で変換したYAを用いてY(r↑)を補正することによって、フェルドカンプ(Feldkamp)法を適用することが可能となる。   Therefore, when performing the back projection process for each photographing, the Y (r ↑) is corrected by using YA converted by the equation (4) with reference to the virtual rotation center axis VC, and the Feldkamp (Feldkamp) ) Law can be applied.

次に、Y(r↑)の補正について説明する。仮想回転中心軸VCを基準として、図11(B)中、B’においてr↑で表される点と、C’においてrc↑で表される点は同一点とみなされる。このとき、これら2点のy座標について、次の関係式が成立する。
rc=r+SOD×tanφ (5)
ただし、rcは、VCからrc↑までのy軸方向の距離であり、rは、VCからr↑までのy軸方向の距離である。なお、被検体Mの特定断層面の中心Cは、VC上にある。
Next, correction of Y (r ↑) will be described. With reference to the virtual rotation center axis VC, in FIG. 11B, the point represented by r ↑ in B ′ and the point represented by rc ↑ in C ′ are regarded as the same point. At this time, the following relational expression is established for the y coordinates of these two points.
rc y = r y + SOD × tan φ (5)
However, rc y is the distance of the y-axis direction from the VC to rc ↑, r y is the distance of the y-axis direction from the VC to r ↑. The center C of the specific tomographic plane of the subject M is on the VC.

X線管2からrc↑を通るX線がFDP3の検出面上に投影される点のy座標をYc(r↑)とする。このとき、実際のFPD3の検出面は、YA=SID×tanφだけシフトしているので、実際のFPD3の検出面上での座標は、
Y(r↑)=Yc(r↑)−SID×tanφ (6)
ここで、Yc(r↑)=SID×rc/SODである、によって表される。
The y coordinate of the point at which X-rays passing through rc ↑ from the X-ray tube 2 are projected on the detection surface of the FDP 3 is Yc (r ↑). At this time, since the actual detection surface of the FPD 3 is shifted by YA = SID × tanφ, the coordinates on the detection surface of the actual FPD 3 are
Y (r ↑) = Yc (r ↑) −SID × tanφ (6)
Here, Yc (r ↑) = SID × rc y / SOD.

こうして、1撮影毎に、(1)式のY(r↑)を(6)式に従って補正することにより、フェルドカンプ(Feldkamp)法をそのまま適用して、投影画像の各画素について逆投影処理を行うことができる。   In this way, by correcting Y (r ↑) in equation (1) according to equation (6) for each shooting, the Feldkamp method is applied as it is, and back projection processing is performed on each pixel of the projected image. It can be carried out.

図12および図13は、本発明のX線断層撮影装置において、X線管2およびFPD3が1ピッチ毎に移動して、順次、投影画像O、O、・・・、Oが取得され、取得された投影画像がそれぞれX線の投影角度毎に分解された部分投影画像が生成されるときの中心裁断面(被検体の体軸yに平行な水平面)と投影画像との関係を示す図である。また、図14は、中心裁断面の1断片と投影画像との関係を示す図であり、図15は、中心裁断面の1断片と投影画像との関係を示す表である。また、図16は、中心裁断面におけるK番目および(K+1)番目の断片と投影画像との関係を示す図である。 12 and 13, the X-ray tomography apparatus of the present invention, the X-ray tube 2 and FPD3 moves every pitch, sequentially projected images O 1, O 2, · · ·, O M is acquired Then, the relationship between the center cut section (horizontal plane parallel to the body axis y of the subject) and the projection image when the partial projection image in which the acquired projection image is decomposed for each X-ray projection angle is generated is shown. FIG. FIG. 14 is a diagram showing a relationship between one fragment of the central cut section and the projection image, and FIG. 15 is a table showing a relationship between one fragment of the central cut section and the projection image. FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the Kth and (K + 1) th fragments in the central section and the projection image.

X線管2およびFPD3の1ピッチの移動距離をLとすると、図16に示すように、中心裁断面では、幅Lの短冊状の画像が、FPD3の検出平面上に、Ls=L×拡大率の幅で投影される。   Assuming that the movement distance of one pitch of the X-ray tube 2 and the FPD 3 is L, as shown in FIG. 16, a strip-shaped image having a width L is Ls = L × enlarged on the detection plane of the FPD 3 as shown in FIG. Projected with rate width.

図14では、中心裁断面の8番目(N=8)の断片Tが投影されて、部分投影画像O81、O72、O63、・・・、O18を形成している。ここで、Nは、FPD3の長さを画像OIJで除算した値(FPD3の長さ/画像OIJ)の整数部分を表し、1枚の検出面において何枚のOIJが取得できるかを表している。図15には、裁断面と投影画像OIJとの関係を示した。図15中、Tの投影画像は矢印に示される範囲内の像である。これを図示すると、図16に示すようになる。図16では、中心裁断面のK番目、(K+1)番目の断片T、TK+1について示してある。 In FIG. 14, the eighth (N = 8) fragment T 8 of the central section is projected to form partial projection images O 81 , O 72 , O 63 ,..., O 18 . Here, N represents an integer part of a value obtained by dividing the length of the FPD 3 by the image O IJ (the length of the FPD 3 / the image O IJ ), and how many O IJ can be acquired on one detection surface. Represents. FIG. 15 shows the relationship between the cut surface and the projected image O IJ . In Figure 15, the projected image of the T I is an image within the range indicated by the arrow. This is illustrated in FIG. FIG. 16 shows the K-th and (K + 1) -th fragments T K and T K + 1 of the central section.

X線管2およびFPD3が、1ピッチ(距離L)だけ移動すると、上述のように、被検体面(すなわち被検体M上の中心裁断面)T上では、図16に示すように、幅Lの短冊状の部分が、幅Lsの投影画像を形成する。上述のように、OIJはI番目の投影像のJ番目の短冊画像、すなわち、I番目にピッチ移動して得られた投影角度θ(φに対応)での部分投影画像であり、幅Lは、上述したピッチd(図6を参照)である。 When the X-ray tube 2 and the FPD 3 are moved by one pitch (distance L), as described above, on the subject surface (that is, the central section on the subject M) T, as shown in FIG. The strip-shaped portion forms a projection image having a width Ls. As described above, O IJ is a J-th strip image of the I-th projection image, that is, a partial projection image at a projection angle θ N (corresponding to φ N ) obtained by shifting the pitch to the I-th, The width L is the above-described pitch d (see FIG. 6).

被検体面Tの周辺の情報は、図16(A)に示すように、OKI、O(K−1)2、O(K−2)3、・・・、O(K−(N−1))Nによって再構成される。この再構成には上述のフェルドカンプ(Feldkamp)法を適用する。そして、次の被検体面TK+1上の周辺の情報は、図16(B)に示すように、O(K+1)I、OK2、O(K−1)3、・・・、O(K+1−(N−1))Nによって、フェルドカンプ(Feldkamp)法を用いて再構成される。 Information around the subject face T K, as shown in FIG. 16 (A), O KI, O (K-1) 2, O (K-2) 3, ···, O (K- (N -1) Reconstructed by N The above-described Feldkamp method is applied to this reconstruction. Then, as shown in FIG. 16B, the peripheral information on the next subject surface T K + 1 is represented by O (K + 1) I , O K2 , O (K−1) 3 ,..., O (K + 1). -(N-1)) N is reconstructed using the Feldkamp method.

被検体面上の最端(始点)の短冊部分Tから、各短冊部分Tまでは距離L×(I−1)だけ離れており、したがって、各画像はy方向にL×(I−1)×SID/SODだけずれている。被検体Mの全体の再構成画像(断層像)を得るためには、各短冊部分Tの周辺の再構成画像を求め、それぞれを結合(合成)すればよい。T周辺の再構成画像をfi(r↑)とすると、(1)式から、次式が成立する。 From strip portion T 1 of the endmost on the subject surface (the starting point), until the strip portion T I are separated by a distance L × (I-1), thus, each image L × in the y direction (I- 1) Deviation by xSID / SOD. To obtain the entire reconstructed image of the subject M (tomographic image), the reconstructed image of the periphery of each of the strips portion T I determined, may be bonded to each (synthesis). When the reconstructed image T I near the fi (r ↑), (1 ) from the equation, the following equation is established.

fi(r↑)を結合(合成)した全体の再構成画像f(r↑)は、次式によって求められる。   The entire reconstructed image f (r ↑) obtained by combining (combining) fi (r ↑) is obtained by the following equation.

この式でφに従った逆投影と画像の結合との順序を変えることが可能であり、演算の順序を変えると、次式が成立する。   In this equation, the order of back projection according to φ and the combination of images can be changed. When the order of operations is changed, the following equation is established.

(9)式中のΣO(I−(φ−1))φは、投影角度φに対応する部分投影画像を合成して得られた合成投影画像Pφである。したがって、(9)式は、 ΣO (I− (φ−1)) φ in the equation (9) is a combined projection image P φ obtained by combining the partial projection images corresponding to the projection angle φ. Therefore, equation (9) is

と書き直すことができる。 Can be rewritten.

(9)式および(10)式は、本発明のX線断層撮影装置においては、被検体Mの各部分投影画像をフェルドカンプ(Feldkamp)法によって再構成することができ、かつその再構成の結果を合成(結合)して得られた断層像は、被検体Mの合成投影画像をフェルドカンプ(Feldkamp)法によって再構成して得られた断層像と同等であることを意味する。   In the X-ray tomography apparatus according to the present invention, the partial projection images of the subject M can be reconstructed by the Feldkamp method, and the reconstruction of the equations (9) and (10) The tomographic image obtained by combining (combining) the results means that it is equivalent to the tomographic image obtained by reconstructing the composite projection image of the subject M by the Feldkamp method.

図10を参照して、再構成処理部9dは、上述の方法に従って、第1重み付け処理部9Aにおいて、投影角度毎に収集された合成投影画像に対し第1の重み付け処理を行い、コンボリューション処理部9Bにおいて、第1の重み付け処理後の各合成投影画像に対してコンボリューション処理(畳み込み積分)を行い、第2の重み付け処理部9Cにおいて、コンボリューション処理後の各合成投影画像に対して第2の重み付け処理を行い、逆投影処理部9Dにおいて、第2の重み付け処理後の各合成投影画像を逆投影処理して再構成画像(断層像)を生成する。   Referring to FIG. 10, reconstruction processing unit 9d performs first weighting processing on the composite projection image collected for each projection angle in first weighting processing unit 9A according to the above-described method, and performs convolution processing. In the unit 9B, convolution processing (convolution integration) is performed on each composite projection image after the first weighting process, and in the second weighting processing unit 9C, the second combined projection image is subjected to the first convolution projection image. 2 is performed, and the back projection processing unit 9D performs back projection processing on each composite projection image after the second weighting processing to generate a reconstructed image (tomographic image).

図17は、本発明のX線断層撮影装置によって得られた被検体の下肢部の断層画像であり、図18は、従来のX線断層撮影装置によって得られた同じ部位の断層画像である。図17および図18の比較から、従来のX線断層撮影装置による断層画像中には波状のアーチファクトが現われているのに対し、本発明によれば、断層画像中に波状のアーチファクトはなく、鮮明な断層画像が得られることがわかる。   FIG. 17 is a tomographic image of the lower limb of the subject obtained by the X-ray tomography apparatus of the present invention, and FIG. 18 is a tomographic image of the same part obtained by the conventional X-ray tomography apparatus. From comparison between FIG. 17 and FIG. 18, the wavy artifact appears in the tomographic image obtained by the conventional X-ray tomography apparatus, whereas according to the present invention, there is no wavy artifact in the tomographic image and it is clear. It can be seen that a tomographic image can be obtained.

本発明の1実施例による放射線撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radiation imaging device by one Example of this invention. 図1の装置のX線管移動機構の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the X-ray tube moving mechanism of the apparatus of FIG. 図1の装置のFPD移動機構の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the FPD moving mechanism of the apparatus of FIG. X線管及びFPDによる撮像原理を説明した図である。It is a figure explaining the imaging principle by X-ray tube and FPD. 投影画像の分解及び新たな合成投影画像の作成方法を説明した図である。It is a figure explaining the decomposition method of a projection image, and the production method of a new synthetic projection image. 投影画像の分解及び新たな合成投影画像の作成方法を説明した図である。It is a figure explaining the decomposition method of a projection image, and the production method of a new synthetic projection image. (A)は、円軌道断層撮影の原理を示す図であり、(B)は、直線軌道断層撮影の原理を示す図である。(A) is a figure which shows the principle of circular orbit tomography, (B) is a figure which shows the principle of linear orbit tomography. フェルドカンプ(Feldkamp)法のアルゴリズムを説明する図である。It is a figure explaining the algorithm of the Feldkamp method (Feldkamp) method. フィルタ関数の1例を示すグラフである。It is a graph which shows one example of a filter function. 再構成処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a reconstruction process part. フェルドカンプ(Feldkamp)法の直線軌道断層撮影への適用方法を説明する図である。It is a figure explaining the application method to the linear orbit tomography of the Feldkamp method (Feldkamp) method. 本発明のX線断層撮影装置において、X線管およびFPDが1ピッチ毎に移動して、順次、投影画像が取得され、取得された投影画像がそれぞれX線の投影角度毎に分解された部分投影画像が生成されるときの中心裁断面と投影画像との関係を示す図である。In the X-ray tomography apparatus of the present invention, the X-ray tube and the FPD move for each pitch, and projection images are sequentially acquired, and the acquired projection images are each decomposed for each X-ray projection angle. It is a figure which shows the relationship between the center section and projection image when a projection image is produced | generated. 本発明のX線断層撮影装置において、X線管およびFPDが1ピッチ毎に移動して、順次、投影画像が取得され、取得された投影画像がそれぞれX線の投影角度毎に分解された部分投影画像が生成されるときの中心裁断面と投影画像との関係を示す図である。In the X-ray tomography apparatus of the present invention, the X-ray tube and the FPD move for each pitch, and projection images are sequentially acquired, and the acquired projection images are each decomposed for each X-ray projection angle. It is a figure which shows the relationship between the center section and projection image when a projection image is produced | generated. 中心裁断面の1断片と投影画像との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between 1 fragment of a center cut section, and a projection image. 中心裁断面の1断片と投影画像との関係を示す表である。It is a table | surface which shows the relationship between 1 fragment | piece of a center section, and a projection image. 中心裁断面におけるK番目および(K+1)番目の断片と投影画像との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the Kth and (K + 1) th fragment | piece in a center section, and a projection image. 本発明のX線断層撮影装置によって得られた被検体の下肢部の断層画像である。It is a tomographic image of a lower limb of a subject obtained by the X-ray tomography apparatus of the present invention. 従来のX線断層撮影装置によって得られた図5の場合と同じ部位の断層画像である。FIG. 6 is a tomographic image of the same part as in FIG. 5 obtained by a conventional X-ray tomography apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 支持台
2 X線管
3 FPD
4 支持台制御部
5 FPD制御部
6 高電圧発生部
7 X線管制御部
8 A/D変換器
9 断層像生成部
9a 補正部
9b 投影画像分解部
9c 画像合成部
9d 再構成処理部
9e 画像前処理部
10 コントローラ
11 メモリ部
12 入力部
13 モニタ
1 Support stand 2 X-ray tube 3 FPD
4 support table control unit 5 FPD control unit 6 high voltage generation unit 7 X-ray tube control unit 8 A / D converter 9 tomographic image generation unit 9a correction unit 9b projection image decomposition unit 9c image composition unit 9d reconstruction processing unit 9e image Pre-processing unit 10 Controller 11 Memory unit 12 Input unit 13 Monitor

Claims (4)

被検体の一方の側に放射線照射手段を配置するとともに、前記被検体に対して前記放射線照射手段の反対側には前記被検体を透過する放射線を検出して投影画像を取得する放射線検出手段を配置し、前記放射線照射手段及び前記放射線検出手段を前記被検体の長手方向に沿って互いに同じ方向に相対的に平行移動させ、前記放射線照射手段及び前記放射線検出手段が前記被検体に対して所定のピッチ相対移動する度に、前記放射線照射手段から放射線を照射して前記放射線検出手段によって投影画像を取得し、前記投影画像に基づいて再構成処理を行い、前記被検体の断層画像を生成する放射線撮像装置において、
前記投影画像のそれぞれを、前記被検体の長手方向に沿って前記所定のピッチ毎に分解することにより、前記所定のピッチに対応する放射線の投影角度毎に分解された部分投影画像を生成する投影画像分解手段と、
前記投影画像のそれぞれの部分投影画像を、同一の投影角度毎に、その投影画像が取得された順序に従って順次結合して合成投影画像を形成する画像合成手段と、
前記画像合成手段によって形成された合成投影画像において、前記被検体が存在しない領域を検出し、その画像領域の画素値を予め決定された値に置き換えることによって前記合成投影画像を前処理する画像前処理手段と、
前記画像前処理手段によって前処理された合成投影画像に基づいて再構成処理を行い、前記被検体の断層画像を生成する再構成処理手段と、を備えていることを特徴とする放射線撮像装置。
A radiation detecting unit is disposed on one side of the subject, and a radiation detecting unit is provided on the opposite side of the subject to the radiation irradiating unit to detect radiation transmitted through the subject and obtain a projection image. The radiation irradiating means and the radiation detecting means are relatively translated in the same direction along the longitudinal direction of the subject, and the radiation irradiating means and the radiation detecting means are predetermined with respect to the subject. Each time the relative movement of the pitch is performed, radiation is emitted from the radiation irradiating means, a projection image is acquired by the radiation detecting means, a reconstruction process is performed based on the projection image, and a tomographic image of the subject is generated In the radiation imaging apparatus,
Projection that generates a partial projection image decomposed for each projection angle of radiation corresponding to the predetermined pitch by resolving each of the projection images at the predetermined pitch along the longitudinal direction of the subject. Image decomposition means;
Image combining means for sequentially combining the partial projection images of the projection image at the same projection angle in accordance with the order in which the projection images were acquired to form a composite projection image;
In the combined projection image formed by the image combining means, an area before the subject is detected, and a pre-process of the combined projection image is performed by replacing a pixel value of the image area with a predetermined value. Processing means;
A radiation imaging apparatus comprising: reconstruction processing means for performing reconstruction processing based on the composite projection image preprocessed by the image preprocessing means and generating a tomographic image of the subject.
前記画像前処理手段は、前記合成投影画像において、隣接する画素の画素値の差が予め決定された値以上となる位置を順次検出して前記被検体と該被検体が存在しない領域との境界線を求めることにより、前記被検体が存在しない領域を検出することを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。   The image preprocessing means sequentially detects a position where a difference between pixel values of adjacent pixels is equal to or greater than a predetermined value in the composite projection image, and a boundary between the subject and the region where the subject does not exist The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein a region where the subject does not exist is detected by obtaining a line. 前記画像前処理手段は、前記合成投影画像において、前記被検体が存在する領域の画素値の最大値として予め決定された参照値より大きい画素値の領域を前記被検体が存在しない領域として検出することを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。   The image preprocessing means detects an area having a pixel value larger than a reference value determined in advance as a maximum value of a pixel value of an area where the subject exists in the composite projection image as an area where the subject does not exist. The radiation imaging apparatus according to claim 1. 前記放射線放出手段及び前記放射線検出手段は前記被検体に対して互いに同じ速度で相対的に平行移動することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の放射線撮像装置。   The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the radiation emitting unit and the radiation detecting unit are relatively translated with respect to the subject at the same speed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003102719A (en) * 2001-09-25 2003-04-08 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc Tomographic image pickup system, and operation console and control method therefor
JP4174628B2 (en) * 2003-02-07 2008-11-05 株式会社島津製作所 X-ray equipment
JP4495926B2 (en) * 2003-07-01 2010-07-07 株式会社東芝 X-ray stereoscopic reconstruction processing apparatus, X-ray imaging apparatus, X-ray stereoscopic reconstruction processing method, and X-ray stereoscopic imaging auxiliary tool
JP2006071472A (en) * 2004-09-02 2006-03-16 Yukihiro Nishikawa Ct method and ct apparatus

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