JP5179897B2 - X-ray CT system - Google Patents

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この発明は、X線CT装置に関する。   The present invention relates to an X-ray CT apparatus.

従来より、X線コンピュータ断層撮影装置(以下、X線CT装置、CT;Computed Tomography)は、被検体を透過したX線の強度を検出して得られたX線強度分布データに基づいて、X線を照射した面(断層面)での当該被検体内における人体内組織の形態的情報を示す断層画像を再構成して提供することにより、疾病の診断、治療、手術計画などを初めとする多くの医療行為において、重要な役割を果たしている。   Conventionally, an X-ray computed tomography apparatus (hereinafter referred to as an X-ray CT apparatus, CT; Computed Tomography) is based on X-ray intensity distribution data obtained by detecting the intensity of X-rays transmitted through a subject. By reconstructing and providing tomographic images showing morphological information of human tissues in the subject on the irradiated surface (tomographic plane), such as diagnosis, treatment, and surgical planning It plays an important role in many medical practices.

X線CT装置は、寝台の天板上に横たわった被検体が挿入される内部空間の周りに対向して配置されるX線管およびX線検出器を有する架台回転部と、架台回転部を回転可能に支持する架台固定部とを備える。X線CT装置は、画像撮影時において、架台回転部を、被検体を中心に回転させ、架台回転部に配置されたX線管は、被検体に対して多方向からX線を照射し、X線検出器は、多方向から照射され、当該被検体を透過したX線の強度をそれぞれ検出する。   An X-ray CT apparatus includes a gantry rotating unit having an X-ray tube and an X-ray detector disposed opposite to each other around an internal space into which a subject lying on a couch top is inserted, and a gantry rotating unit. And a gantry fixing portion that is rotatably supported. The X-ray CT apparatus rotates the gantry rotating unit around the subject at the time of imaging, and the X-ray tube disposed on the gantry rotating unit irradiates the subject with X-rays from multiple directions, The X-ray detector detects the intensity of X-rays irradiated from multiple directions and transmitted through the subject.

そして、X線CT装置は、X線検出器が検出した多方向からのX線強度分布データ(純生データ)を、前処理によって感度補正などの補正を行なったのちに、バックプロジェクション(逆投影) やコンボリューション(畳み込み)することにより、画像再構成を行なう。現在、被検体の体軸方向に沿って複数列の検出素子(例えば、16列や64列など)が配列されたX線検出器が実用化されたことにより、被検体の広範囲にわたる領域における画像を高速に収集することが可能となっている。なお、複数列の検出素子が配列されたX線検出器を用いる場合には、列単位で収集された純生データが、列単位で逆投影されて、断層画像ごとに再構成される。   The X-ray CT apparatus performs back projection (back projection) after correcting the X-ray intensity distribution data (pure raw data) from multiple directions detected by the X-ray detector, such as sensitivity correction by preprocessing. Or image convolution by convolution. Currently, an X-ray detector in which a plurality of rows of detection elements (for example, 16 rows, 64 rows, etc.) are arranged along the body axis direction of the subject has been put into practical use, so that an image in a wide area of the subject can be obtained. Can be collected at high speed. When an X-ray detector in which a plurality of rows of detection elements are arranged is used, pure raw data collected in units of columns is back-projected in units of columns and reconstructed for each tomographic image.

また、X線CT装置においては、画像撮影時において、架台回転部を回転させるとともに、寝台を被検体の体軸方向に連続的に移動させることで、さらに広範囲にわたる領域を撮影して、被検体の体軸方向に沿った複数枚の断層画像を再構成して、3次元画像(ボリューム画像)を得るためのヘリカルスキャンが行なわれている。なお、3次元画像の作成処理は、再構成処理および画像データの格納処理が行なわれた後の後処理として、行なわれている。   In the X-ray CT apparatus, during imaging, the gantry rotating unit is rotated, and the bed is continuously moved in the body axis direction of the subject so that a wider area can be imaged. Helical scanning is performed to reconstruct a plurality of tomographic images along the body axis direction to obtain a three-dimensional image (volume image). The three-dimensional image creation process is performed as a post-process after the reconstruction process and the image data storage process.

このように、X線CT装置においては、膨大なデータ量(すなわち、ヘリカルスキャンにおける広範囲にわたる複数列分の膨大な検出データ)を、即時にかつ確実に処理して画像再構成を行なう必要があるため、例えば、特許文献1では、膨大な量の純生データを分割して前処理や再構成処理を並行して処理する技術が開示されている。   As described above, in the X-ray CT apparatus, it is necessary to perform image reconstruction by immediately and surely processing a huge amount of data (that is, a huge amount of detection data for a plurality of columns over a wide range in a helical scan). Therefore, for example, Patent Document 1 discloses a technique for dividing a huge amount of pure raw data and processing preprocessing and reconstruction processing in parallel.

一方、近年、検出素子が体軸方向にさらに多くの列に配列されたX線検出器(例えば、256列など)が実用化の段階に入っている。このX線検出器を用いる場合、ヘリカルスキャンによる撮影を行なうことなく、架台回転部を1回転させて撮影を行なうコンベンショナルスキャンによって、関心領域すべて(例えば、心臓など)を含むデータ、すなわち、関心領域の3次元画像を再構成するために必要とされるデータを一度に収集することが可能となる。また、コンベンショナルスキャンを連続して行なうことで、関心領域の時系列に沿った3次元画像を再構成するデータを一度に収集することが可能となる。   On the other hand, in recent years, an X-ray detector (for example, 256 rows) in which detection elements are arranged in more rows in the body axis direction has entered a practical stage. When this X-ray detector is used, data including all the region of interest (for example, the heart, etc.), that is, the region of interest is obtained by conventional scanning in which imaging is performed by rotating the gantry rotating unit one time without performing imaging by helical scanning. It is possible to collect data required for reconstructing the three-dimensional image at a time. In addition, by performing conventional scanning continuously, it is possible to collect data for reconstructing a three-dimensional image along the time series of the region of interest at a time.

特開2007−315号公報JP 2007-315 A

ところで、上記した従来の技術は、検出素子が体軸方向に多列で配列されたX線検出器を用いたコンベンショナルスキャンによって、関心領域を含む3次元画像を再構成するために必要とされるデータが一度に収集されたとしても、3次元画像を即時に再構成することができないという課題があった。   By the way, the above-described conventional technique is required for reconstructing a three-dimensional image including a region of interest by a conventional scan using an X-ray detector in which detection elements are arranged in multiple rows in the body axis direction. There is a problem that even if data is collected at a time, a three-dimensional image cannot be immediately reconstructed.

例えば、256列の検出素子が体軸方向に配列されたX線検出器によって検出され収集された純生データの量は、16列や64列などの検出素子が体軸方向に配列されたX線検出器によって検出され収集された純生データの量と比較してさらに膨大となってしまい、上記した従来の技術によって、純生データを分割して列単位で並行処理して断層画像を再構成して3次元画像を生成しても、その所要時間は数秒単位となり、同一時刻のデータではないため、X線CT装置を用いて診断を行なう上で必要とされる即時性を満たすものではなかった。   For example, the amount of pure raw data detected and collected by an X-ray detector in which 256 rows of detection elements are arranged in the body axis direction is the X-ray in which detection elements such as 16 rows and 64 rows are arranged in the body axis direction. Compared with the amount of pure raw data detected and collected by the detector, it becomes much larger, and with the conventional technology described above, the pure raw data is divided and processed in parallel by columns to reconstruct a tomographic image. Even when a three-dimensional image is generated, the time required is in units of several seconds and is not data at the same time, and therefore, it does not satisfy the immediacy required for making a diagnosis using an X-ray CT apparatus.

そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、3次元画像を即時に再構成し、3次元画像データとして格納することが可能となるX線CT装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an X-ray CT apparatus capable of immediately reconstructing a three-dimensional image and storing it as three-dimensional image data. The purpose is to provide.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、発明は、被検体を透過したX線の強度分布を示す投影データに基づいて画像を再構成するX線CT装置であって、複数チャンネル分のX線検出素子を配してなる検出素子列を複数列配したX線検出器と、X線を曝射するX線管および前記X線検出器を被検体の周囲で回転させ、X線照射方向ごとの投影データを収集するデータ収集手段と、3次元ボリュームデータを記憶する記憶手段と、前記データ収集手段によって収集された前記X線照射方向に対応する複数チャンネルかつ複数列分の投影データを、前記記憶手段に記憶された3次元ボリュームデータ上に逆投影処理し、この逆投影処理をX線照射方向ごとに繰り返すように構成された逆投影処理手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides an X-ray CT apparatus for reconstructing an image based on projection data indicating the intensity distribution of X-rays transmitted through a subject, An X-ray detector in which a plurality of detector element arrays each including a plurality of X-ray detector elements are arranged, an X-ray tube that exposes X-rays, and the X-ray detector are rotated around the subject to obtain an X-ray Data collection means for collecting projection data for each irradiation direction, storage means for storing three-dimensional volume data, and projection data for a plurality of channels and a plurality of columns corresponding to the X-ray irradiation direction collected by the data collection means And a back projection processing means configured to repeat the back projection processing on the three-dimensional volume data stored in the storage means and repeat this back projection processing for each X-ray irradiation direction. To do.

また、発明は、被検体を透過したX線の強度分布を示す投影データに基づいて画像を再構成するX線CT装置であって、複数チャンネル分のX線検出素子を配してなる検出素子列を複数列配したX線検出器と、X線を曝射するX線管および前記X線検出器を被検体の周囲で回転させ、X線照射方向ごとの投影データを収集するデータ収集手段と、前記データ収集手段によって収集された前記投影データを、X線照射方向単位で分けて分配するデータ分配手段と、データ伝送手段を介して前記データ分配手段から送られた投影データに対して、補正処理を行なう複数の前処理手段と、データ伝送手段を介して前記前処理手段から送られた投影データに対して、逆投影処理を行なう複数の逆投影処理手段と、前記逆投影処理手段で逆投影処理されたデータを合成して、3次元画像データを生成する画像合成処理手段と、を備えたことを特徴とする。 The present invention also relates to an X-ray CT apparatus for reconstructing an image based on projection data indicating the intensity distribution of X-rays transmitted through a subject, and comprising a plurality of channels of X-ray detection elements. Data collection that collects projection data for each X-ray irradiation direction by rotating an X-ray detector in which a plurality of element rows are arranged, an X-ray tube for exposing X-rays, and the X-ray detector around the subject. Means, data distribution means for distributing the projection data collected by the data collection means in units of X-ray irradiation direction, and projection data sent from the data distribution means via the data transmission means A plurality of preprocessing means for performing correction processing, a plurality of backprojection processing means for performing backprojection processing on the projection data sent from the preprocessing means via the data transmission means, and the backprojection processing means With backprojection processing Data that was synthesized and characterized in that and an image combining processing means for generating a 3-dimensional image data.

発明によれば、重み付けデータを一度読み込むだけでX線照射方向ごとの3次元画像を一括して生成することができ、3次元画像を即時に再構成し、3次元画像データとして格納することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to collectively generate a three-dimensional image for each X-ray irradiation direction by reading weighting data once, and to immediately reconstruct the three-dimensional image and store it as three-dimensional image data. Is possible.

発明によれば、X線照射方向ごとのX線強度分布データ、X線照射方向ごとの投影データを一括して処理することができ、3次元画像を即時に再構成し、3次元画像データとして格納することが可能となる。 According to the present invention, X-ray intensity distribution data for each X-ray irradiation direction and projection data for each X-ray irradiation direction can be collectively processed, and a three-dimensional image is immediately reconstructed to obtain three-dimensional image data. Can be stored as.

以下に添付図面を参照して、この発明に係るX線CT装置の好適な実施例を詳細に説明する。   Exemplary embodiments of an X-ray CT apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

まず、本実施例におけるX線CT装置の構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施例におけるX線CT装置の構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施例におけるX線CT装置は、架台装置10と、寝台装置20と、コンソール装置30とを備える。   First, the structure of the X-ray CT apparatus in a present Example is demonstrated using FIG. FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the X-ray CT apparatus in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the X-ray CT apparatus in the present embodiment includes a gantry device 10, a couch device 20, and a console device 30.

架台装置10は、被検体PにX線を曝射してデータを収集する装置であり、架台回転部12と、架台固定部11とを有する。   The gantry device 10 is a device that collects data by exposing the subject P to X-rays, and includes a gantry rotating unit 12 and a gantry fixing unit 11.

架台回転部12は、被検体Pを中心にして、高速でかつ連続的に回転する円環状のフレームであり、X線管13およびX線検出器14が対向して配置され、さらに第一データ収集部15を備える。   The gantry rotating unit 12 is an annular frame that rotates continuously at a high speed around the subject P. The X-ray tube 13 and the X-ray detector 14 are arranged to face each other, and the first data A collection unit 15 is provided.

X線管13は、後述する高電圧発生部17により供給される高電圧によりX線を発生する真空管であり、架台回転部12の回転にともなって、X線のファンビームやコーンビームを被検体Pに対して多方向から照射する。   The X-ray tube 13 is a vacuum tube that generates X-rays by a high voltage supplied from a high voltage generation unit 17 described later. As the gantry rotation unit 12 rotates, an X-ray fan beam or cone beam is applied to the subject. Irradiate P from multiple directions.

X線検出器14は、被検体Pを透過したX線の強度分布を示すX線強度分布データを検出する2次元アレイ型検出器であり、複数チャンネル分のX線検出素子を配してなるX線検出素子が被検体Pの体軸方向(図1に示すZ軸方向)に沿って複数列配列されている。具体的には、本実施例では、X線検出器14は、被検体Pの体軸方向に沿って256列など多列に配列されたX線検出素子を有し、広範囲に被検体Pを透過したX線強度分布データを検出する。   The X-ray detector 14 is a two-dimensional array type detector that detects X-ray intensity distribution data indicating the intensity distribution of X-rays that have passed through the subject P, and includes X-ray detection elements for a plurality of channels. A plurality of rows of X-ray detection elements are arranged along the body axis direction of the subject P (Z-axis direction shown in FIG. 1). Specifically, in the present embodiment, the X-ray detector 14 has X-ray detection elements arranged in multiple rows such as 256 rows along the body axis direction of the subject P, and the subject P is spread over a wide range. The transmitted X-ray intensity distribution data is detected.

架台回転部12にある第一データ収集部15は、X線検出器14により検出されたX線強度分布データに対して、増幅処理やA/D変換処理などを行なって投影データを生成する。   The first data collecting unit 15 in the gantry rotating unit 12 performs projection processing and A / D conversion processing on the X-ray intensity distribution data detected by the X-ray detector 14 to generate projection data.

架台固定部11は、架台回転部12を回転自在に支持し、第二データ収集部16と、高電圧発生部17と、架台駆動部18とを備える。   The gantry fixing unit 11 rotatably supports the gantry rotating unit 12, and includes a second data collection unit 16, a high voltage generation unit 17, and a gantry driving unit 18.

架台固定部11にある第二データ収集部16は、第一データ収集部15によって生成された投影データを受信し、受信したデータをコンソール装置30の前処理部34(後述)に送信する。   The second data collection unit 16 in the gantry fixing unit 11 receives the projection data generated by the first data collection unit 15 and transmits the received data to a preprocessing unit 34 (described later) of the console device 30.

高電圧発生部17は、X線管13に高電圧を供給する装置であり、架台駆動部18は、架台回転部12を回転駆動させることによって、被検体Pを中心とした円軌道上でX線管13およびX線検出器14を旋回させる。   The high voltage generating unit 17 is a device that supplies a high voltage to the X-ray tube 13, and the gantry driving unit 18 rotates the gantry rotating unit 12 to rotate the X on the circular orbit around the subject P. The tube 13 and the X-ray detector 14 are turned.

寝台装置20は、被検体Pを載せる装置であり、天板22と、寝台駆動部21とを有する。天板22は、撮影時に被検体Pが載置される板であり、寝台駆動部21は、天板22をZ方向へ移動する装置である。   The couch device 20 is a device on which the subject P is placed, and includes a couchtop 22 and a couch driving unit 21. The top plate 22 is a plate on which the subject P is placed at the time of imaging, and the bed driving unit 21 is a device that moves the top plate 22 in the Z direction.

コンソール装置30は、操作者によるX線CT装置の操作を受け付けるとともに、架台装置10によって収集された投影データから被検体Pの内部形態を表す画像を再構成する装置であり、入力部31と、表示部32と、スキャン制御部33と、前処理部34と、投影データ記憶部35と、再構成補助処理部36と、画像再構成部37と、画像記憶部38と、システム制御部39とを備える。   The console device 30 is a device that accepts the operation of the X-ray CT apparatus by the operator and reconstructs an image representing the internal form of the subject P from the projection data collected by the gantry device 10. Display unit 32, scan control unit 33, preprocessing unit 34, projection data storage unit 35, reconstruction auxiliary processing unit 36, image reconstruction unit 37, image storage unit 38, and system control unit 39 Is provided.

入力部31は、マウスやキーボードなど、X線CT装置に対する操作者からの指示の入力に用いられ、例えば、撮影方法の設定、関心領域(例えば、被検体Pの心臓を含む領域)の設定、再構成後の画像処理の設定などを、操作者から受け付けて入力する。なお、撮影方法としては、被検体Pの位置を固定したままで架台回転部12を1回転させて撮影を行なうコンベンショナルスキャン、被検体Pの位置を固定したままで架台回転部12を連続して回転させて撮影を行なう連続式のコンベンショナルスキャン、寝台駆動部21により天板22を移動させながら架台回転部12を連続して回転させて撮影を行なうヘリカルスキャンなどがある。また、再構成後の画像処理としては、再構成された3次元画像から任意の断面を抽出したり、ボリュームレンダリングによって2次元画像を生成したりする処理などがある。   The input unit 31 is used for inputting an instruction from an operator such as a mouse or a keyboard, for example, setting of an imaging method, setting of a region of interest (for example, a region including the heart of the subject P), The image processing setting after reconstruction is received and input from the operator. As an imaging method, a conventional scan in which imaging is performed by rotating the gantry rotating unit 12 once while the position of the subject P is fixed, and the gantry rotating unit 12 is continuously performed while the position of the subject P is fixed. There are a continuous conventional scan for rotating and taking a picture, a helical scan for taking an image by continuously rotating the gantry rotating unit 12 while moving the top plate 22 by the bed driving unit 21 and the like. Further, the image processing after reconstruction includes processing for extracting an arbitrary cross section from the reconstructed three-dimensional image, and generating a two-dimensional image by volume rendering.

表示部32は、後述する画像記憶部38が記憶する画像データを表示する。   The display unit 32 displays image data stored in an image storage unit 38 to be described later.

スキャン制御部33は、後述するシステム制御部39による制御のもと、第一データ収集部15、第二データ収集部16、高電圧発生部17、架台駆動部18および寝台駆動部21の動作を制御する。すなわち、スキャン制御部33は、架台駆動部18を駆動させて天板22上に横たわった被検体Pを架台回転部12の内部空間に移動し、架台駆動部18を駆動させて架台回転部12を回転させ、高電圧発生部17から高電圧を発生させてX線管13からX線を照射させる。   The scan control unit 33 controls the operations of the first data collection unit 15, the second data collection unit 16, the high voltage generation unit 17, the gantry drive unit 18, and the bed drive unit 21 under the control of the system control unit 39 described later. Control. That is, the scan control unit 33 drives the gantry driving unit 18 to move the subject P lying on the top plate 22 to the internal space of the gantry rotating unit 12 and drives the gantry driving unit 18 to drive the gantry rotating unit 12. , And a high voltage is generated from the high voltage generator 17 to irradiate X-rays from the X-ray tube 13.

また、スキャン制御部33は、第一データ収集部15によるX線強度分布データの収集形式および第一データ収集部15から第二データ収集部16へのデータの伝送形式、第二データ収集部16から後述する前処理部34へのデータの伝送形式を制御する。   Further, the scan control unit 33 is configured to collect the X-ray intensity distribution data by the first data collection unit 15, the data transmission format from the first data collection unit 15 to the second data collection unit 16, and the second data collection unit 16. The transmission format of data to the pre-processing unit 34 to be described later is controlled.

第一データ収集部15により生成され、第二データ収集部16により送信された投影データに対して、前処理部34は、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正などの補正処理を行ない、投影データ記憶部35は、前処理部34によって補正処理された投影データを記憶する。   For the projection data generated by the first data collection unit 15 and transmitted by the second data collection unit 16, the preprocessing unit 34 performs correction processing such as logarithmic conversion processing, offset correction, sensitivity correction, and beam hardening correction. The projection data storage unit 35 stores the projection data corrected by the preprocessing unit 34.

再構成補助処理部36は、前処理部34を介して投影データ記憶部35より補正処理された投影データを読み出し、画像再構成用の前処理として重み付けのデータを用いたコンボリューション(畳み込み)処理を行ない、後述する画像再構成部37にコンボリューション処理済みの投影データを送信する。   The reconstruction auxiliary processing unit 36 reads out the projection data corrected by the projection data storage unit 35 via the preprocessing unit 34, and performs a convolution process using weighted data as preprocessing for image reconstruction. And the convolution processed projection data is transmitted to the image reconstruction unit 37 described later.

画像再構成部37は、再構成補助処理部36から受信した再構成補助処理部36から受信したコンボリューション処理済みの投影データから3次元画像を再構成し、再構成された3次元画像を再構成補助処理部36に送信する。なお、これについては後に詳述する。   The image reconstruction unit 37 reconstructs a three-dimensional image from the convolution processed projection data received from the reconstruction auxiliary processing unit 36 received from the reconstruction auxiliary processing unit 36, and reconstructs the reconstructed three-dimensional image. The data is transmitted to the configuration auxiliary processing unit 36. This will be described in detail later.

ここで、再構成補助処理部36は、画像再構成部37によって生成された3次元画像データを受信して、アーチファクトの補正処理や、操作者の指示に従って画像処理を行なって、画像記憶部38に、処理済みの3次元画像データを格納する。   Here, the reconstruction auxiliary processing unit 36 receives the three-dimensional image data generated by the image reconstruction unit 37, performs an artifact correction process and an image process according to an instruction from the operator, and an image storage unit 38. The processed three-dimensional image data is stored.

システム制御部39は、架台装置10、寝台装置20およびコンソール装置30の動作を制御することによって、X線CT装置の全体制御を行う。すなわち、システム制御部39は、入力部31にて入力された操作者の指示に基づいて、スキャン制御部33を制御することで、架台装置10からX線強度分布データを収集する。また、システム制御部39は、前処理部34、再構成補助処理部36、画像再構成部37を制御することで、画像再構成における処理全体を制御し、画像記憶部38から画像データを読み出して、表示部32が備えるモニタにおいて、当該画像データを表示するように制御する。   The system control unit 39 controls the X-ray CT apparatus as a whole by controlling the operations of the gantry device 10, the couch device 20, and the console device 30. That is, the system control unit 39 collects X-ray intensity distribution data from the gantry device 10 by controlling the scan control unit 33 based on an instruction of the operator input by the input unit 31. Further, the system control unit 39 controls the entire processing in the image reconstruction by controlling the preprocessing unit 34, the reconstruction auxiliary processing unit 36, and the image reconstruction unit 37, and reads the image data from the image storage unit 38. Then, the monitor included in the display unit 32 is controlled to display the image data.

なお、上述した「第一データ収集部15」および「第二データ収集部16」は、特許請求の範囲に記載の「データ収集手段」に対応し、「前処理部34」は、同じく「前処理手段」に対応し、「再構成補助処理部36」および「画像再構成部37」は、同じく「逆投影処理手段」および「画像合成処理手段」に対応する。   The “first data collection unit 15” and the “second data collection unit 16” described above correspond to the “data collection unit” recited in the claims, and the “preprocessing unit 34” The “reconstruction auxiliary processing unit 36” and the “image reconstruction unit 37” correspond to the “back projection processing unit” and the “image composition processing unit”.

ここで、本実施例におけるX線CT装置は、上述したようにX線管13およびX線検出器14が対向して配置される円環状の架台回転部12を、寝台装置20が備える天板22上に横たわった被検体Pを中心に回転させて、X線管13からX線を被検体Pに対して多方向から照射し、X線強度分布データをX線検出器14によって検出して、コンソール装置30において画像を再構成することを概要とし、3次元画像を即時に再構成し、3次元画像データとして格納することが可能となることに主たる特徴がある。   Here, the X-ray CT apparatus according to the present embodiment is provided with the couchtop rotating unit 12 in which the X-ray tube 13 and the X-ray detector 14 face each other as described above. The X-ray tube 13 is rotated around the subject P lying on the X-ray, the X-ray tube 13 irradiates the subject P from multiple directions, and the X-ray intensity distribution data is detected by the X-ray detector 14. The main feature is that an image is reconstructed in the console device 30 as an outline, and a three-dimensional image can be immediately reconstructed and stored as three-dimensional image data.

この主たる特徴について、図2〜図8を用いて説明する。図2は、本実施例における画像再構成の概念を説明するための図であり、図3は、第一収集部、第二収集部、前処理部および投影データ記憶部の間におけるデータ伝送を説明するための図であり、図4は、前処理部、投影データ記憶部および再構成補助処理部の間におけるデータ伝送を説明するための図であり、図5は、再構成補助処理部から画像再構成部へのデータ伝送を説明するための図であり、図6は、画像再構成部を説明するための図であり、図7は、画像再構成部から再構成補助処理部へのデータ伝送を説明するための図であり、図8は、再構成補助処理部から画像記憶部へのデータ伝送を説明するための図である。   This main feature will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram for explaining the concept of image reconstruction in the present embodiment. FIG. 3 illustrates data transmission between the first acquisition unit, the second acquisition unit, the preprocessing unit, and the projection data storage unit. FIG. 4 is a diagram for explaining data transmission among the preprocessing unit, the projection data storage unit, and the reconstruction auxiliary processing unit, and FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the data transmission to the image reconstruction unit, FIG. 6 is a diagram for explaining the image reconstruction unit, and FIG. 7 is a diagram from the image reconstruction unit to the reconstruction auxiliary processing unit. FIG. 8 is a diagram for explaining data transmission, and FIG. 8 is a diagram for explaining data transmission from the reconstruction auxiliary processing unit to the image storage unit.

図2に示すように、本実施例におけるX線CT装置は、X線管13からファン角およびコーン角を持って広がって発生されるX線を被検体Pに対して多方向から照射し、X線強度分布データをX線検出器14によって検出する。   As shown in FIG. 2, the X-ray CT apparatus in the present embodiment irradiates the subject P with X-rays generated from the X-ray tube 13 with a fan angle and a cone angle from multiple directions, X-ray intensity distribution data is detected by the X-ray detector 14.

従来の画像再構成においては、体軸方向に沿って配列された検出素子それぞれが検出したX線強度分布データを列単位で収集し、列単位のX線強度分布データそれぞれから複数の断層画像を再構成し、複数の断層画像から3次元画像を再構成する。   In the conventional image reconstruction, X-ray intensity distribution data detected by the detection elements arranged along the body axis direction is collected in units of columns, and a plurality of tomographic images are obtained from each of the X-ray intensity distribution data in units of columns. A three-dimensional image is reconstructed from a plurality of tomographic images.

しかし、本実施例におけるX線CT装置が行なう画像再構成は、256列など多列に配列されたX線検出素子を有する2次元アレイ検出器であるX線検出器14が検出したX線強度分布データを、図2に示すように、X線照射方向ごとに、すなわちビュー単位で一括して収集することにより、ビュー単位の3次元画像それぞれを一括して再構成し、これらを合成して、被検体Pの周りを架台回転部12が回転する間に検出されたすべてのX線強度分布データに基づく3次元画像を再構成する。   However, the image reconstruction performed by the X-ray CT apparatus in this embodiment is the X-ray intensity detected by the X-ray detector 14 which is a two-dimensional array detector having X-ray detection elements arranged in multiple rows such as 256 rows. As shown in FIG. 2, the distribution data is collected for each X-ray irradiation direction, that is, in units of views, thereby reconstructing the three-dimensional images in units of views and combining them. A three-dimensional image based on all X-ray intensity distribution data detected while the gantry rotating unit 12 rotates around the subject P is reconstructed.

例えば、本実施例におけるX線CT装置は、コンベンショナルスキャンの場合は、最低でも900ビュー数分のX線強度分布データを収集するが、900ビュー数分のX線強度分布データを1ビューごとに一括して収集し、1ビューごとの3次元画像を900個、再構成し、これらを合成して、被検体Pの周りを架台回転部12が1回転する間に検出された900ビュー数分のX線強度分布データに基づく3次元画像を再構成する。   For example, in the case of conventional scanning, the X-ray CT apparatus according to the present embodiment collects X-ray intensity distribution data for at least 900 views. However, X-ray intensity distribution data for 900 views is collected for each view. Collected in a lump, reconstructs 900 three-dimensional images for each view, synthesizes them, and the number of 900 views detected while the gantry rotating unit 12 makes one rotation around the subject P A three-dimensional image based on the X-ray intensity distribution data is reconstructed.

上記した概念に基づく画像再構成を実現するために、本実施例におけるX線CT装置は、まず、第一データ収集部15において、X線検出器14が有するすべての検出素子によって検出されたX線強度分布データを、ビュー単位で収集する。なお、以下では、X線検出器14において、X線検出素子(以下、検出素子と記す)が「n」列分配列されているのもとして説明する。   In order to realize the image reconstruction based on the above-described concept, the X-ray CT apparatus in the present embodiment first has X-rays detected by all the detection elements of the X-ray detector 14 in the first data collection unit 15. Line intensity distribution data is collected in view units. In the following description, it is assumed that the X-ray detector 14 has X-ray detection elements (hereinafter referred to as detection elements) arranged in “n” columns.

すなわち、第一データ収集部15は、図3に示すように、高速度な処理を実行するFPGA(Field Program mable Gate Array)を搭載し、このFPGAは、X線検出器14が検出したX線強度分布データをビュー単位で収集し、収集したビュー単位のX線強度分布データに対して増幅処理やA/D変換処理などを行なって投影データを生成する。そして、第一データ収集部15に搭載されるFPGAは、生成した投影データを、自身が備える高速伝送用I/Fを介して、高速データ伝送用経路により、ビュー単位で一括して第二データ収集部16に送信する。なお、この際、第一データ収集部15は、「n」列分のデータを、「#0〜#n/2−1」列の検出データに対応するデータと、「#n/2〜#n−1」列の検出データに対応するデータとの、「n/2」列分ずつの2つに分割して、2つの高速データ伝送用経路により、第二データ収集部16に送信する。   That is, as shown in FIG. 3, the first data collection unit 15 is equipped with an FPGA (Field Programmable Gate Array) that performs high-speed processing, and the FPGA detects X-rays detected by the X-ray detector 14. Intensity distribution data is collected in view units, and projection data is generated by performing amplification processing, A / D conversion processing, and the like on the collected X-ray intensity distribution data in view units. Then, the FPGA mounted on the first data collection unit 15 collects the generated projection data in a unit of view by the high-speed data transmission path via the high-speed transmission I / F included in itself. The data is transmitted to the collection unit 16. At this time, the first data collection unit 15 converts the data for the “n” column into the data corresponding to the detection data in the “# 0 to # n / 2-1” column and “# n / 2 to ##”. The data corresponding to the detection data in the “n−1” column and the data corresponding to the “n / 2” column are divided into two, and transmitted to the second data collection unit 16 through two high-speed data transmission paths.

第二データ収集部16は、図3に示すように、第一データ収集部15に搭載されるFPGAと同じ処理能力を持つFPGAを搭載し、このFPGAには、同じく高速伝送用I/Fが備えられる。さらに、第二データ収集部16は、当該FPGAの処理前後のデータを格納するための大容量の外部メモリであるDDR(Double Data Rate)を2つ備え、これら2つのDDRは、FPGAに接続される。   As shown in FIG. 3, the second data collection unit 16 is equipped with an FPGA having the same processing capability as the FPGA installed in the first data collection unit 15, and this FPGA has the same high-speed transmission I / F. Provided. Further, the second data collection unit 16 includes two DDRs (Double Data Rates) that are large-capacity external memories for storing data before and after the processing of the FPGA, and these two DDRs are connected to the FPGA. The

第二データ収集部16に搭載されるFPGAは、自身が備える高速伝送用I/Fを介して第一データ収集部15から、投影データをビュー単位で受信するとともに、ビュー単位の投影データを2つのDDRに分割して格納して、ビュー単位の投影データが、自身が備えるもう1つの高速伝送用I/Fを介して前処理部34へ、一括して送信されるように調整する。   The FPGA mounted on the second data collection unit 16 receives projection data in view units from the first data collection unit 15 via the high-speed transmission I / F included in the FPGA, and receives the projection data in view units. The data is divided into two DDRs and stored, and adjustment is performed so that projection data in units of views is transmitted collectively to the preprocessing unit 34 via another high-speed transmission I / F included in the DDR.

ここで、図3に示す2つのDDRには、「#0〜#n/2−1」列の検出データに対応する投影データと、「#n/2〜#n−1」列の検出データに対応する投影データとがそれぞれ格納され、第二データ収集部16に搭載されるFPGAは、データバッファとしての2つのDDRからのデータの読み出し速度を調整して、ビュー単位の投影データが、前処理部34に対して、一括して送信されるように調整する。   Here, the two DDRs shown in FIG. 3 include projection data corresponding to the detection data in the “# 0 to # n / 2-1” column and detection data in the “# n / 2 to # n−1” column. The FPGA mounted in the second data collection unit 16 adjusts the reading speed of data from the two DDRs as the data buffer, and the projection data in view units are stored in the previous data. It adjusts so that it may transmit to the process part 34 collectively.

なお、本実施例では、第二データ収集部16に搭載されるFPGAは、「m」ビューを1単位とする処理済みX線強度分布データが、前処理部34に対して、一括して伝送されるように調整する。   In the present embodiment, the FPGA mounted on the second data collection unit 16 transmits the processed X-ray intensity distribution data with “m” view as one unit to the preprocessing unit 34 in a batch. Adjust to be.

前処理部34には、図3に示すように、4つのCPUが搭載され、これらのCPUには、高速伝送用I/Fがそれぞれ備えられる。なお、これらの高速伝送用I/Fは、第一データ収集部15や第二データ収集部16が搭載するFPGAが備えるものと同じものであり、前処理部34に搭載される4つのCPUは、それぞれが備える高速伝送用I/Fを介して、第二データ収集部16から「m」ビューを1単位とする投影データそれぞれ受信する。   As shown in FIG. 3, the pre-processing unit 34 is equipped with four CPUs, and these CPUs are each provided with a high-speed transmission I / F. These high-speed transmission I / Fs are the same as those included in the FPGA mounted in the first data collection unit 15 and the second data collection unit 16, and the four CPUs mounted in the preprocessing unit 34 are , Each of the projection data having the “m” view as one unit is received from the second data collection unit 16 via the high-speed transmission I / F included in each.

すなわち、図3に示すように、前処理部34に搭載される4つのCPUそれぞれは、900ビューの投影データのうち、「#0〜#m−1」ビュー、「#m〜#2m−1」ビュー、「#2m〜#3m−1」ビュー、「#3m〜#4m−1」ビューといったように、「m」ビューの投影データをそれぞれ受信して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正などの補正処理を行なう。   That is, as shown in FIG. 3, each of the four CPUs mounted on the preprocessing unit 34 includes “# 0 to # m−1” views, “#m to # 2m−1” among the projection data of 900 views. “M” view, “# 2m to # 3m−1” view, “# 3m to # 4m−1” view, etc., respectively, and logarithmic conversion processing, offset correction, sensitivity correction Correction processing such as beam hardening correction is performed.

そして、図3に示すように、前処理部34に搭載される4つのCPUそれぞれは、生成した「m」ビューそれぞれの補正処理済みの投影データを、自身が備えるCPU−RAID伝送用I/Fを介して、汎用のデータ伝送経路(例えば、ファイバーチャネル)により、投影データ記憶部35に搭載される4つのRAID(Redundant Array of Inexpensive Disks)それぞれに格納する。   Then, as shown in FIG. 3, each of the four CPUs mounted on the preprocessing unit 34 has the CPU-RAID transmission I / F provided with the projection data that has been corrected for each of the generated “m” views. Are stored in each of four RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) mounted in the projection data storage unit 35 by a general-purpose data transmission path (for example, fiber channel).

続いて、前処理部34に搭載される4つのCPUそれぞれは、図4に示すように、投影データ記憶部35に搭載される4つのRAIDそれぞれから、格納した「m」ビューそれぞれの補正処理済みの投影データを読み出して、CPU間伝送用I/Fを介して、汎用のデータ伝送経路(例えば、インフィニバンド)により、再構成補助処理部36に搭載される4つのCPUへ送信する。   Subsequently, as shown in FIG. 4, each of the four CPUs mounted in the preprocessing unit 34 has corrected each stored “m” view from each of the four RAIDs mounted in the projection data storage unit 35. Are transmitted to the four CPUs mounted on the reconstruction auxiliary processing unit 36 via a general-purpose data transmission path (for example, InfiniBand) via the inter-CPU transmission I / F.

そののち、再構成補助処理部36に搭載される4つのCPUは、図4に示すように、CPU間伝送用I/Fを介して、前処理部34に搭載される4つのCPUそれぞれから、「m」ビューそれぞれの補正処理済みの投影データを受信し、画像再構成用の前処理(コンボリューション処理)を行なう。   After that, as shown in FIG. 4, the four CPUs mounted on the reconstruction auxiliary processing unit 36 are respectively connected to the four CPUs mounted on the preprocessing unit 34 via the inter-CPU transmission I / F. The projection data that has been corrected for each of the “m” views is received, and preprocessing (convolution processing) for image reconstruction is performed.

再構成補助処理部36に搭載される4つのCPUそれぞれは、図5に示すように、画像再構成用の前処理が行なわれた「m」ビューそれぞれの投影データを、高速伝送用I/Fを介して、高速データ伝送用経路により画像再構成部37にある高速伝送用I/Fに対して送信する。なお、再構成補助処理部36に搭載される4つのCPUそれぞれの高速伝送用I/Fと、画像再構成部37にある高速伝送用I/Fとは、上述した第一データ収集部15、第二データ収集部16および前処理部34において備えられる高速伝送用I/Fと同じものである。また、再構成補助処理部36と画像再構成部37との間のデータ伝送に用いられる高速データ伝送用経路は、第一データ収集部15と第二データ収集部16との間のデータ伝送、および、第二データ収集部16と前処理部34との間のデータ伝送に用いられる高速データ伝送用経路と同じものである。なお、以下では、補正処理およびコンボリューション処理が行なわれた投影データのことを、単に、処理済み投影データと記す。   As shown in FIG. 5, each of the four CPUs mounted on the reconstruction auxiliary processing unit 36 converts the projection data of each “m” view that has undergone preprocessing for image reconstruction, to an I / F for high-speed transmission. Then, the data is transmitted to the high-speed transmission I / F in the image reconstruction unit 37 through the high-speed data transmission path. The high-speed transmission I / F of each of the four CPUs mounted in the reconstruction auxiliary processing unit 36 and the high-speed transmission I / F in the image reconstruction unit 37 are the first data collection unit 15, This is the same as the high-speed transmission I / F provided in the second data collection unit 16 and the preprocessing unit 34. The high-speed data transmission path used for data transmission between the reconstruction auxiliary processing unit 36 and the image reconstruction unit 37 is data transmission between the first data collection unit 15 and the second data collection unit 16. And, it is the same as the high-speed data transmission path used for data transmission between the second data collection unit 16 and the preprocessing unit 34. In the following, projection data that has been subjected to correction processing and convolution processing is simply referred to as processed projection data.

画像再構成部37は、図5に示すように、上述した第一データ収集部15および第二データ収集部16で説明したFPGAが複数配列されたFPGA基板が複数搭載され、これら複数のFPGA基板によって、複数ビュー分の処理済み投影データから複数ビュー分の部分画像としての3次元画像を生成する。なお、画像再構成部37は、3次元ボリュームデータを記憶する記憶部(図示せず)として、複数のDDRを有しており、画像再構成部37に搭載される複数のFPGA基板は、この記憶部が記憶する3次元ボリュームデータに対して、複数ビュー分の処理済み投影データを用いて一括して逆投影処理をし、複数ビュー分の部分画像を生成する。そして、この逆投影処理を、画像再構成部37に搭載される複数のFPGA基板は、複数ビュー分の処理済み投影データに対して、繰り返して実行する。ここで、画像再構成部37は、複数ビュー分の処理済み投影データを、重み付けが同一となる断面単位で一括して逆投影して部分画像としての3次元画像を生成する。   As shown in FIG. 5, the image reconstruction unit 37 includes a plurality of FPGA substrates on which a plurality of FPGAs described in the first data collection unit 15 and the second data collection unit 16 are arranged, and the plurality of FPGA substrates. Thus, a three-dimensional image as a partial image for a plurality of views is generated from the processed projection data for a plurality of views. The image reconstruction unit 37 has a plurality of DDRs as a storage unit (not shown) for storing three-dimensional volume data, and the plurality of FPGA boards mounted on the image reconstruction unit 37 are The three-dimensional volume data stored in the storage unit is subjected to back projection processing collectively using processed projection data for a plurality of views, and partial images for a plurality of views are generated. The plurality of FPGA boards mounted on the image reconstruction unit 37 repeatedly execute this backprojection process on the processed projection data for a plurality of views. Here, the image reconstruction unit 37 collectively back-projects the processed projection data for a plurality of views in units of cross sections having the same weighting to generate a three-dimensional image as a partial image.

例えば、「512×512×512」画素からなる3次元画像を再構成するためには、「512×512×512」それぞれの画素に対して逆投影されるビュー単位の処理済み投影データに対してそれぞれ重み付けを行なって補間処理をする必要がある。   For example, in order to reconstruct a three-dimensional image composed of “512 × 512 × 512” pixels, the processed projection data in units of views that are back-projected to each pixel of “512 × 512 × 512” is used. It is necessary to perform interpolation processing by weighting each.

従来の画像再構成においては、列単位の投影データをそれぞれ読み込んで、被検体Pの体軸方向、すなわち、Z軸方向に沿って、XY平面の断層画像をそれぞれ再構成していた。この場合、図6に示すように、同じZ座標にあるXY平面上に逆投影されるデータに対する重み付けは、「512×512」画素のすべてで異なっており、Z座標が変わるたびに、重み付けのデータを読み出して補間処理を行ない、逆投影処理を行なう必要があった。   In the conventional image reconstruction, projection data in units of columns is read, and tomographic images on the XY plane are reconstructed along the body axis direction of the subject P, that is, the Z-axis direction. In this case, as shown in FIG. 6, the weighting for the data back-projected on the XY plane at the same Z coordinate is different for all “512 × 512” pixels, and the weighting is changed every time the Z coordinate changes. It was necessary to read out data, perform interpolation processing, and perform back projection processing.

しかし、本実施例の画像再構成においては、断層画像を再構成するのではなく、複数ビュー分の投影データがすべて読み込まれていることから、複数ビュー分の投影データを一括して逆投影して、「512×512×512」画素からなる複数ビュー分の部分画像としての3次元画像を生成することができる。   However, in the image reconstruction of the present embodiment, the tomographic image is not reconstructed, and all the projection data for a plurality of views are read. Thus, it is possible to generate a three-dimensional image as a partial image for a plurality of views including “512 × 512 × 512” pixels.

その際、図6に示すように、「同じX座標にあるYZ平面上に逆投影されるデータに対する重み付けは同じ」であり、また、「同じY座標にあるXZ平面上に逆投影されるデータに対する重み付けは同じ」であることを利用することで、3次元画像の再構成を高速化することができる。すなわち、YZ平面あるいはXZ平面における重み付けのデータを一度、読み出してしまえば、「512枚のYZ平面の断層画像すべて」を、あるいは「512枚のXZ平面の断層画像すべて」をまとめて重み付けを行なって補間処理を行ない、逆投影することで、複数ビュー分の部分画像としての3次元画像の生成を高速で一括して行ない、3次元画像の再構成を高速で一括して行なうことができる。   At that time, as shown in FIG. 6, “the weighting for the data backprojected on the YZ plane at the same X coordinate is the same” and “the data backprojected on the XZ plane at the same Y coordinate” By utilizing the fact that the weighting is the same, reconstruction of a three-dimensional image can be speeded up. That is, once the weighting data on the YZ plane or the XZ plane is read out, “512 tomographic images on all YZ planes” or “512 tomographic images on all XZ planes” are weighted together. By performing interpolation processing and backprojecting, three-dimensional images as partial images for a plurality of views can be collectively generated at a high speed, and three-dimensional images can be reconstructed at a high speed.

そして、画像再構成部37は、重み付けが同一となる断面単位で一括して逆投影して生成された900個のビュー分に対応する部分画像としての3次元画像をそれぞれ合成して、900ビュー数分のX線強度分布データすべてに基づく3次元画像を再構成する。なお、画像再構成部37は、生成した部分画像を、自身が備える複数のDDRに順次格納し、また、複数のDDRから部分画像を順次読み出して、部分画像の合成を行なう。   Then, the image reconstruction unit 37 synthesizes three-dimensional images as partial images corresponding to 900 views generated by backprojecting collectively in units of cross-sections having the same weighting, to obtain 900 views. A three-dimensional image based on all the X-ray intensity distribution data for several minutes is reconstructed. The image reconstruction unit 37 sequentially stores the generated partial images in a plurality of DDRs included in the image reconstruction unit 37, and sequentially reads out the partial images from the plurality of DDRs to synthesize the partial images.

続いて、画像再構成部37は、図7に示すように、画像伝送用I/Fを介して、汎用のデータ伝送経路(例えば、PCI express:ピーシーアイエクスプレス)により、再構成された3次元画像を再構成補助処理部36に送信する。   Subsequently, as shown in FIG. 7, the image reconstruction unit 37 is reconstructed by a general-purpose data transmission path (for example, PCI express) through the image transmission I / F. The image is transmitted to the reconstruction auxiliary processing unit 36.

そののち、再構成補助処理部36に搭載される4つのCPUそれぞれは、図7に示すように、画像伝送用I/Fを介して、画像再構成部37から再構成された3次元画像を受信し、アーチファクトの補正処理や、操作者の指示に従って画像処理を行なう。   Thereafter, each of the four CPUs mounted on the reconstruction auxiliary processing unit 36 receives the three-dimensional image reconstructed from the image reconstruction unit 37 via the image transmission I / F, as shown in FIG. The image is received, and an artifact correction process or an image process is performed in accordance with an operator instruction.

そして、再構成補助処理部36に搭載される4つのCPUそれぞれは、図8に示すように、後処理後の画像データを、画像伝送用I/Fを介して、画像記憶部38に送信し、画像記憶部38は、受信した画像データを記憶する。画像記憶部38によって記憶された画像データは、システム制御部39による制御に従って、表示部32にて表示される。   Then, as shown in FIG. 8, each of the four CPUs mounted on the reconstruction auxiliary processing unit 36 transmits the post-processed image data to the image storage unit 38 via the image transmission I / F. The image storage unit 38 stores the received image data. The image data stored in the image storage unit 38 is displayed on the display unit 32 according to control by the system control unit 39.

ここで、「第一データ収集部15から第二データ収集部16」、「第二データ収集部16から前処理部34」および「再構成補助処理部36から画像再構成部37」におけるデータ伝送においては、例えば、1GB/secの伝送速度をもつ高速データ伝送用経路が用いられる。さらに、高速データ伝送用経路を用いたデータ伝送においては、データ送信エラーに対応したデータの再送信処理や、ビュー単位のデータが一括して送信されるための時間調整処理が、送受信される機能ブロック間で行なわれる。   Here, data transmission in “first data collection unit 15 to second data collection unit 16”, “second data collection unit 16 to preprocessing unit 34”, and “reconstruction auxiliary processing unit 36 to image reconstruction unit 37”. For example, a high-speed data transmission path having a transmission rate of 1 GB / sec is used. Furthermore, in data transmission using a high-speed data transmission path, a function for transmitting and receiving data retransmission processing corresponding to a data transmission error and time adjustment processing for transmitting data in units of views in a batch Performed between blocks.

このようなことから、本実施例におけるX線CT装置は、ビュー単位のX線強度分布データ、ビュー単位の投影データを一括して処理することができるとともに、重み付けデータを一度読み込むだけでビュー単位の3次元画像(部分画像)を合成することができ、上記した主たる特徴の通り、3次元画像を即時に再構成し、3次元画像データとして格納することが可能となる。   For this reason, the X-ray CT apparatus according to the present embodiment can process the X-ray intensity distribution data in view units and the projection data in view units at once, and can also read the weight data once. 3D images (partial images) can be synthesized, and as described above, the 3D images can be immediately reconstructed and stored as 3D image data.

続いて、図9を用いて、本実施例におけるX線CT装置の処理の流れについて説明する。図9は、本実施例におけるX線CT装置の処理を説明するための図である。   Next, a processing flow of the X-ray CT apparatus in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining processing of the X-ray CT apparatus in the present embodiment.

図9に示すように、本実施例におけるX線CT装置は、操作者から撮影条件などの設定情報が、入力部31を介して入力されて撮影が開始されると(ステップS901肯定)、第一データ収集部15は、ビュー単位のX線強度分布データから、ビュー単位の投影データを生成する(ステップS902)。すなわち、第一データ収集部15は、X線検出器14が検出したX線強度分布データをビュー単位で収集して増幅処理やA/D変換処理などを行なって投影データを生成する。ここで、第二データ収集部16は、高速データ伝送用経路により、第一データ収集部15から、投影データをビュー単位で一括して受信してバッファし、高速データ伝送用経路により、前処理部34に対して、ビュー単位の投影データを送信する。   As shown in FIG. 9, the X-ray CT apparatus according to the present embodiment starts imaging when setting information such as imaging conditions is input from the operator via the input unit 31 (Yes in step S901). The one data collection unit 15 generates projection data in view units from the X-ray intensity distribution data in view units (step S902). That is, the first data collection unit 15 collects the X-ray intensity distribution data detected by the X-ray detector 14 in view units, performs amplification processing, A / D conversion processing, and the like to generate projection data. Here, the second data collection unit 16 collectively receives and buffers projection data from the first data collection unit 15 in view units by the high-speed data transmission path, and performs pre-processing by the high-speed data transmission path. The projection data for each view is transmitted to the unit 34.

そして、前処理部34は、受信したビュー単位の投影データの補正処理を行ない(ステップS903)、再構成補助処理部36へ、高速データ伝送用経路により、ビュー単位の補正処理済みの投影データを送信する。   Then, the preprocessing unit 34 performs a correction process on the received projection data in units of views (step S903), and sends the projection data that has been corrected in units of views to the reconstruction auxiliary processing unit 36 through a high-speed data transmission path. Send.

そののち、再構成補助処理部36は、前処理部34から高速データ転送用経路により、ビュー単位の補正処理済み投影データを受信して、再構成用の前処理を行ない(ステップS904)、再構成用の前処理済みのビュー単位の投影データを高速データ転送用経路により画像再構成部37へ送信する。   After that, the reconstruction auxiliary processing unit 36 receives the corrected projection data in view units from the preprocessing unit 34 through the high-speed data transfer path, performs preprocessing for reconstruction (step S904), and performs reconstruction. The pre-processed projection unit projection data for configuration is transmitted to the image reconstruction unit 37 via the high-speed data transfer path.

続いて、画像再構成部37は、再構成用の前処理済みの複数ビュー分の投影データから、複数ビュー分の部分画像としての3次元画像を逆投影処理により生成し、これらを合成することで、全ビューのX線強度分布データに基づく3次元画像を再構成する(ステップS905)。   Subsequently, the image reconstruction unit 37 generates a three-dimensional image as a partial image for a plurality of views from the projection data for a plurality of preprocessed views for reconstruction, and synthesizes them. Thus, a three-dimensional image based on the X-ray intensity distribution data of all views is reconstructed (step S905).

そして、再構成補助処理部36は、画像再構成部37から受信した全ビューのX線強度分布データに基づく3次元画像の後処理を行ない(ステップS906)、後処理済みの画像データを画像記憶部38に格納し、システム制御部39は、画像記憶部38から後処理済みの画像データを読み出して、表示部32にて表示するように制御して(ステップS907)、処理を終了する。   Then, the reconstruction auxiliary processing unit 36 performs post-processing of the three-dimensional image based on the X-ray intensity distribution data of all views received from the image reconstruction unit 37 (step S906), and stores the post-processed image data as an image. The system control unit 39 reads the post-processed image data from the image storage unit 38 and controls it to be displayed on the display unit 32 (step S907), and ends the process.

上述してきたように、本実施例では、第一データ収集部15は、X線検出器14が検出したX線強度分布データをビュー単位で収集して増幅処理やA/D変換処理などを行なって投影データを生成し、第二データ収集部16は、高速データ伝送用経路により、第一データ収集部15から、投影データをビュー単位で一括して受信してバッファし、高速データ伝送用経路により、前処理部34に対して、ビュー単位の投影データを一括して送信し、前処理部34は、受信したビュー単位の投影データの補正処理を行なう。   As described above, in the present embodiment, the first data collection unit 15 collects the X-ray intensity distribution data detected by the X-ray detector 14 in view units and performs amplification processing, A / D conversion processing, and the like. Projection data is generated, and the second data collection unit 16 receives and buffers projection data from the first data collection unit 15 in units of views from the first data collection unit 15 through the high-speed data transmission path, and performs a high-speed data transmission path. Thus, the projection data in view units is transmitted to the preprocessing unit 34 at once, and the preprocessing unit 34 corrects the received projection data in view units.

そして、再構成補助処理部36は、前処理部34から高速データ転送用経路により、ビュー単位の投影データを受信して、再構成用の前処理を行ない、再構成用の前処理済みのビュー単位の投影データを高速データ転送用経路により画像再構成部37へ送信し、画像再構成部37は、複数ビュー分の投影データを、重み付けが同一となる断面単位で一括して逆投影して生成した複数ビュー分の部分画像から3次元画像を再構成し、再構成補助処理部36は、画像再構成部37から受信した3次元画像の後処理を行なって画像記憶部38に格納するので、ビュー単位のX線強度分布データ、ビュー単位の投影データを一括して処理することができるとともに、重み付けデータを一度読み込むだけでビュー単位の3次元画像(部分画像)を生成することができ、3次元画像を即時に再構成することが可能となる。   Then, the reconstruction auxiliary processing unit 36 receives projection data in view units from the preprocessing unit 34 via the high-speed data transfer path, performs preprocessing for reconstruction, and performs preprocessed views for reconstruction. Unit projection data is transmitted to the image reconstruction unit 37 via a high-speed data transfer path, and the image reconstruction unit 37 collectively projects the projection data for a plurality of views in units of cross sections having the same weight. Since the three-dimensional image is reconstructed from the generated partial images for a plurality of views, the reconstruction auxiliary processing unit 36 performs post-processing of the three-dimensional image received from the image reconstruction unit 37 and stores it in the image storage unit 38. The X-ray intensity distribution data in view units and the projection data in view units can be processed at once, and a three-dimensional image (partial image) in view units can be generated by reading weighted data once. It can be, it is possible to reconstruct a three-dimensional image immediately.

なお、本実施例では、X線CT装置における機能ブロック間のデータ伝送の一部において、高速データ伝送用経路を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、機能ブロック間のデータ伝送すべてにおいて、高速データ伝送用経路を用いる場合であってもよい。   In this embodiment, the case where the high-speed data transmission path is used in a part of the data transmission between the functional blocks in the X-ray CT apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, A high-speed data transmission path may be used for all data transmission between functional blocks.

また、本実施例では、コンベンショナルスキャンによって取得されたデータから3次元画像を再構成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、連続式のコンベンショナルスキャンやヘリカルスキャンによって取得されたデータから3次元画像を再構成する場合であってもよい。   In this embodiment, the case where a three-dimensional image is reconstructed from data acquired by conventional scanning has been described. However, the present invention is not limited to this, and is acquired by continuous conventional scanning or helical scanning. It may be a case where a three-dimensional image is reconstructed from the processed data.

また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。   In addition, among the processes described in this embodiment, all or part of the processes described as being performed automatically can be performed manually, or the processes described as being performed manually can be performed. All or a part can be automatically performed by a known method. In addition, the processing procedure, control procedure, specific name, and information including various data and parameters shown in the above-described document and drawings can be arbitrarily changed unless otherwise specified.

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUおよび当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。   Further, each component of each illustrated apparatus is functionally conceptual, and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. In other words, the specific form of distribution / integration of each device is not limited to that shown in the figure, and all or a part thereof may be functionally or physically distributed or arbitrarily distributed in arbitrary units according to various loads or usage conditions. Can be integrated and configured. Further, all or any part of each processing function performed in each device may be realized by a CPU and a program analyzed and executed by the CPU, or may be realized as hardware by wired logic.

以上のように、本発明に係るX線CT装置は、被検体を透過したX線の強度分布を示す投影データに基づいて画像を再構成する場合に有用であり、特に、3次元画像を即時に再構成し、3次元画像データとして格納することに適する。   As described above, the X-ray CT apparatus according to the present invention is useful when reconstructing an image based on projection data indicating the intensity distribution of X-rays that have passed through the subject. It is suitable for reconstructing and storing as three-dimensional image data.

本実施例におけるX線CT装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the X-ray CT apparatus in a present Example. 本実施例における画像再構成の概念を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the concept of the image reconstruction in a present Example. 第一収集部、第二収集部、前処理部および投影データ記憶部の間におけるデータ伝送を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the data transmission between a 1st collection part, a 2nd collection part, a pre-processing part, and a projection data storage part. 前処理部、投影データ記憶部および再構成補助処理部の間におけるデータ伝送を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the data transmission between a pre-processing part, a projection data storage part, and the reconstruction assistance process part. 再構成補助処理部から画像再構成部へのデータ伝送を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the data transmission from a reconstruction assistance process part to an image reconstruction part. 画像再構成部を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an image reconstruction part. 画像再構成部から再構成補助処理部へのデータ伝送を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the data transmission from an image reconstruction part to the reconstruction assistance process part. 再構成補助処理部から画像記憶部へのデータ伝送を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the data transmission from a reconstruction assistance process part to an image memory | storage part. 本実施例におけるX線CT装置の処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process of the X-ray CT apparatus in a present Example.

符号の説明Explanation of symbols

10 架台装置
11 架台固定部
12 架台回転部
13 X線管
14 X線検出器
15 第一データ収集部
16 第二データ収集部
17 高電圧発生部
18 架台駆動部
20 寝台装置
21 寝台駆動部
22 天板
30 コンソール装置
31 入力部
32 表示部
33 スキャン制御部
34 前処理部
35 投影データ記憶部
36 再構成補助処理部
37 画像再構成部
38 画像記憶部
39 システム制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mount apparatus 11 Mount fixing part 12 Mount rotation part 13 X-ray tube 14 X-ray detector 15 1st data collection part 16 2nd data collection part 17 High voltage generation part 18 Mount drive part 20 Sleeper apparatus 21 Sleeper drive part 22 Top Board 30 Console device 31 Input unit 32 Display unit 33 Scan control unit 34 Pre-processing unit 35 Projection data storage unit 36 Reconstruction auxiliary processing unit 37 Image reconstruction unit 38 Image storage unit 39 System control unit

Claims (4)

被検体を透過したX線の強度分布を示す投影データに基づいて画像を再構成するX線CT装置であって、
複数チャンネル分のX線検出素子を配してなる検出素子列を複数列配したX線検出器と、
X線を曝射するX線管および前記X線検出器を被検体の周囲で回転させ、X線照射方向ごとの投影データを収集するデータ収集手段と、
3次元ボリュームデータを記憶する記憶手段と、
前記データ収集手段によって収集された前記X線照射方向に対応する複数チャンネルかつ複数列分の投影データを、畳み込みに用いる重み付けが同一の断面ごとに前記記憶手段に記憶された3次元ボリュームデータ上に逆投影処理し、この逆投影処理をX線照射方向ごとに繰り返すように構成された逆投影処理手段と、
を備えたことを特徴とするX線CT装置。
An X-ray CT apparatus for reconstructing an image based on projection data indicating an intensity distribution of X-rays transmitted through a subject,
An X-ray detector in which a plurality of detection element arrays each including X-ray detection elements for a plurality of channels are arranged;
A data collecting means for rotating the X-ray tube for exposing X-rays and the X-ray detector around the subject and collecting projection data for each X-ray irradiation direction;
Storage means for storing three-dimensional volume data;
Projection data for a plurality of channels and a plurality of columns corresponding to the X-ray irradiation direction collected by the data collection unit is stored on the three-dimensional volume data stored in the storage unit for each cross section having the same weight used for convolution. Back projection processing means configured to perform back projection processing and repeat this back projection processing for each X-ray irradiation direction;
An X-ray CT apparatus comprising:
記データ収集手段によって収集された前記投影データを、X線照射方向単位で分けて分配するデータ分配手段と、
データ伝送手段を介して前記データ分配手段から送られた投影データに対して、補正処理を行なう複数の前処理手段と
記逆投影処理手段で逆投影処理されたデータを合成して、3次元画像データを生成する画像合成処理手段と、
さらに備え、
前記逆投影処理手段は、データ伝送手段を介して前記前処理手段から送られた投影データに対して、畳み込みに用いる重み付けが同一の断面ごとに逆投影処理を行なう複数の逆投影処理手段を有することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
The projection data acquired by the previous SL data acquisition unit, a data distribution means for distributing divided by X-ray irradiation direction units,
A plurality of preprocessing means for performing correction processing on the projection data sent from the data distribution means via the data transmission means ;
Synthesizes the backprojection data processed by the pre Kigyaku projection processing unit, an image combining processing means for generating a 3-dimensional image data,
Further comprising
The backprojection processing means has a plurality of backprojection processing means for performing backprojection processing for each cross section having the same weight used for convolution on the projection data sent from the preprocessing means via the data transmission means. The X-ray CT apparatus according to claim 1 .
前記データ伝送手段は、物理的に分離された複数の伝送ラインであることを特徴とする請求項2に記載のX線CT装置。   The X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein the data transmission means is a plurality of physically separated transmission lines. 前記前処理手段によって補正処理が行なわれた投影データを記憶する投影データ記憶手段をさらに備え、
前記逆投影処理手段は、前記投影データ記憶手段が記憶する補正処理後の投影データに対して、逆投影処理を行なうことを特徴とする請求項3に記載のX線CT装置。
Projection data storage means for storing the projection data corrected by the pre-processing means,
The X-ray CT apparatus according to claim 3, wherein the back projection processing unit performs back projection processing on the projection data after correction processing stored in the projection data storage unit.
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