JP5269495B2 - X-ray CT system - Google Patents
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Description
本発明は、XYZ面内のCT値情報だけでなく時間方向のCT値変化を測定し、測定値から画像上に於いての物質を自動的に定義する機能に関するもので、画像上で定義された領域を利用してビームハードニング補正や定義された領域を時間方向に位置合わせする、X線CT装置に関するものである。 The present invention relates to a function for measuring not only CT value information in the XYZ plane but also a change in CT value in the time direction and automatically defining a substance on the image from the measured value. The present invention relates to an X-ray CT apparatus for aligning a beam hardening correction and a defined area in the time direction using the obtained area.
従来のX線CT値に於ける造影剤領域の特定に於いては、時間方向のボリュームデータを用いて、全ての画素に於ける時間方向のCT値変化が算出される。このとき、同一ボリュームであるため、骨などの領域は時間方向に常に一定のCT値を有しているが、造影剤の流入する領域は時間方向に変化するCT値を有している。この変化量を有する画素を、造影剤領域として定義している。
ところが、こうしたX線CT装置の従来のビームハードニング補正では、例えば、CT値の高い骨と造影剤を分離できず、同じ物質と定義して補正を実施するため、補正精度に問題を有していた。 However, in the conventional beam hardening correction of such an X-ray CT apparatus, for example, a bone having a high CT value and a contrast medium cannot be separated, and the correction is performed by defining the same substance. It was.
すなわち、従来は、1枚の画像(XY面)に於ける各ピクセルのCT値を測定し、閾値設定手によって被写体の画像を水と骨の2物質に分類、定義していた。この場合には、本来、被写体に於いては異なる物質であるにも関わらず、高い闘値を越える骨と造影剤の分離は不可能であった。これにより、組成の異なる造影剤を骨と誤認して画質を補正しており、適切な補正ができないものであった。 That is, conventionally, the CT value of each pixel in one image (XY plane) is measured, and the subject image is classified and defined into two substances, water and bone, by a threshold setting hand. In this case, it was impossible to separate the bone and the contrast medium exceeding the high threshold value even though they are different substances in the subject. As a result, a contrast agent having a different composition is mistaken as a bone and the image quality is corrected, and appropriate correction cannot be performed.
したがって本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、組成の異なる造影剤を骨と誤認して画質を補正することなく、適切な補正を行うことのできるX線CT装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is an X-ray CT apparatus capable of performing appropriate correction without mistaking a contrast agent having a different composition as a bone and correcting image quality. Is to provide.
すなわち本発明は、造影剤を用いて診断用の断層像を撮影するためのもので、被検体にX線を照射するX線管と、前記被検体を透過したX線を検出して電気信号に変換するX線検出器と、該X線検出器で検出されたX線に基づいて前記被検体のデータを逆投影処理して第1の画像を再構成する再構成手段と、該前記再構成手段によって再構成された第1の画像を表示する表示装置と、を備えたX線CT装置に於いて、前記造影剤の流入する領域を検出する領域検出手段と、前記領域検出手段で検出された前記造影剤の領域に基づいて、前記被検体内の造影剤の領域と該造影剤の領域以外の領域について得られた補正成分から、ビームハードニング補正を行って第2の画像を得る補正手段と、を更に具備し、前記再構成手段は、前記第1の画像と前記第2の画像を合成して補正後の再構成画像を構成することを特徴とする。 That is, the present invention is for taking a tomographic image for diagnosis using a contrast agent, and detects an X-ray tube that irradiates a subject with X-rays and an X-ray that has passed through the subject to detect an electrical signal. An X-ray detector that converts the data of the subject into a back projection process based on the X-rays detected by the X-ray detector, and a reconstruction unit that reconstructs a first image; An X-ray CT apparatus comprising: a display device that displays a first image reconstructed by a configuration unit; a region detection unit that detects a region into which the contrast medium flows; and a detection by the region detection unit Based on the contrast agent region thus obtained, a beam hardening correction is performed on the contrast agent region in the subject and correction components obtained for regions other than the contrast agent region to obtain a second image. Correction means, and the reconstruction means includes the first image. Characterized in that it constitutes the reconstructed image after the correction by combining the second image.
また本発明は、造影剤を用いて診断用の断層像を撮影するためのもので、被検体にX線を照射するX線管と、前記被検体を透過したX線を検出して電気信号に変換するX線検出器と、該X線検出器で検出されたX線に基づいて前記被検体のデータを逆投影処理して画像を再構成する再構成手段と、該前記再構成手段によって再構成された画像を表示する表示装置と、を備えたX線CT装置に於いて、時系列的に変化する前記造影剤の状態に基づいて該造影剤の流入する領域を検出する領域検出手段を具備し、前記再構成手段は、前記領域検出手段で検出された前記造影剤の領域に基づいて前記被検体のデータを逆投影処理して画像を再構成することを特徴とする。 The present invention also provides a diagnostic tomographic image using a contrast agent. An X-ray tube that irradiates a subject with X-rays and an X-ray transmitted through the subject to detect an electrical signal. An X-ray detector for converting to X, a reconstruction means for reprojecting the data of the subject based on the X-rays detected by the X-ray detector, and reconstructing an image; and the reconstruction means In an X-ray CT apparatus comprising a display device for displaying a reconstructed image, a region detecting means for detecting a region into which the contrast agent flows based on the state of the contrast agent that changes in time series And the reconstruction means reconstructs an image by performing a back projection process on the data of the subject based on the area of the contrast agent detected by the area detection means.
本発明によれば、組成の異なる造影剤を骨と誤認して画質を補正することなく、適切な補正を行うことのできるX線CT装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the X-ray CT apparatus which can perform appropriate correction | amendment, without misidentifying the contrast agent from which a composition differs as a bone and correcting image quality can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態によるX線CT装置の全体構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に於いて、本実施形態に於けるX線CT装置は、架台装置1と寝台装置3及び操作コンソール部2とを備えて構成されている。
In FIG. 1, the X-ray CT apparatus according to this embodiment includes a
前記架台装置1は、架台制御部11と、X線管12と、X線検出器13と、回転架台14と、高電圧発生部15と、データ収集部(DAS)16と、回転駆動部17と、第2の入力部18とを有して構成されるもので、検査室に設置されている。
The
また、前記寝台装置3は、寝台駆動部31と、寝台基台32と、寝台天板33とを有して構成されるもので、架台装置1と共に検査室に設置されている。
The
一方、操作コンソール部2は、コンソール制御部21と、第1の入力部22と、前処理部23と、投影データ記憶部24と、再構成処理部25と、画像記憶部26と、画像処理部27と、表示装置28と、検査条件記憶部29と、補正処理部30と、を有して構成されるもので、操作室に設置されている。
On the other hand, the operation console unit 2 includes a
コンソール制御部21は操作コンソール部2内の各部の制御を司るもので、第1の入力部22と共に設定手段を構成している。第1の入力部22は、マウスやキーボード等で構成される。
The
ヘリカルスキャンによりスキャンが行われる場合、架台制御部11によって、第1の入力部22により入力されたスライス厚、回転速度等のヘリカルスキャン条件が、検査条件記憶部29に記憶(検査条件の選択)される。そして、そのうち、回転速度、スライス厚、及びファン角度等が、架台・寝台制御信号として架台制御部11及び寝台駆動部31に対して出力される。
When scanning is performed by helical scan, the gantry controller 11 stores helical scan conditions such as slice thickness and rotation speed input by the
また、架台制御部11では、第2の入力部18の入力(選択された検査条件に関する情報)を受けて、X線ビーム発生を制御するX線ビーム発生制御信号が、高電圧発生部15に対して出力される。更に、架台制御部11では、X線ビームの検出のタイミングを示す検出制御信号が、データ収集装置16に対して出力される。
In addition, the gantry controller 11 receives an input (information on the selected inspection condition) from the
前記第2の入力部18は、架台装置1の表面に「操作パネル」の態様で設置されたタッチセンサ機能を有した表示パネルである。この表示パネルに設けられた第3の入力手段(図示せず)に対して患者ID等の患者識別情報ず入力されることによって、ネットワークが用いられて当該患者識別情報に対応付けられた患者情報を表示することができるようになっている。
The
また、第2の入力部18は、架台装置1への被検体のセッティング及び第1の入力部22による検査条件の選択が終了した後に、寝台装置3や第1の入力部22から送信される信号を契機に当該第2の入力部18の入力が可能となる。このとき、入力可能となったことを検者が認知できるように、当該第2の入力部18自体が点灯するように構成されることが望ましい。
The
更に、前記操作室内に検者が入室したことを検知する検知部(図示せず)が操作室の扉(検査室と操作室とを隔てる扉)等に設けられ、その検知部によって操作室内への検者の入室が検知されたことを受けるまで、架台制御部11が第2の入力部18を入力可能状態としないようにしてもよい。このような構成とすることで、検者が検査室から操作室内に移動したことを検知した状態で被検体Pにスキャン(X線の照射)を行うこととなるので、検者を必要以上の被爆から回避させることができる。
Furthermore, a detection unit (not shown) for detecting that an examiner has entered the operation room is provided on a door of the operation room (a door separating the inspection room and the operation room) or the like. Until the entry of the examiner is detected, the gantry control unit 11 may not make the
尚、前記検知部は、例えば、前記扉近傍に設けられ、検査室に設けられた一の検知部と、操作室に設けられた他の検知部とから構成し、一の検知部によって検者が検知された後、他の検知部によって検者が検知されたことによって検者が検査室から操作室に移動したと検知される。 The detection unit includes, for example, one detection unit provided in the vicinity of the door and provided in the examination room, and another detection unit provided in the operation room. Is detected, it is detected that the examiner has moved from the examination room to the operation room due to the detection of the examiner by another detection unit.
高電圧発生部15は、X線管12からX線ビームを曝射させるための高電圧を架台制御部11からの制御信号に従ってX線管12に供給する。X線管12は、高電圧発生部15から供給された高電圧によってX線ビームを曝射する。X線管12から曝射されるX線ビームは、ファン状やコーン状のビームとなる。
The
X線検出器13は、X線管12から曝射され、被検体を透過したX線ビームを検出する。シングルスライスCT装置の場合、X線検出器13は、ファン状または直線状に、例えば1000チャンネルのX線検出素子を1列に並べて構成されている。また、マルチスライスCT装置の場合、X線検出器13は、X線検出素子を互いに直交する2方向(スライス方向及びチャンネル方向を成す)それぞれにアレイ状に複数個配列され、これにより2次元のX線検出器を成している。 The X-ray detector 13 detects an X-ray beam that has been exposed from the X-ray tube 12 and transmitted through the subject. In the case of a single-slice CT apparatus, the X-ray detector 13 is configured by arranging, for example, 1000 channels of X-ray detection elements in a row in a fan shape or a linear shape. In the case of a multi-slice CT apparatus, the X-ray detector 13 includes a plurality of X-ray detector elements arranged in an array in two orthogonal directions (slice direction and channel direction). It constitutes an X-ray detector.
回転架台(ガントリ)14は、X線管12とX線検出器13とを内部に保持する。また、回転架台14は、架台駆動部17により、X線管12とX線検出器13との中間点を通る回転軸を中心にして回転させられる。 A rotary mount (gantry) 14 holds the X-ray tube 12 and the X-ray detector 13 therein. Further, the rotating gantry 14 is rotated by a gantry driving unit 17 around a rotation axis passing through an intermediate point between the X-ray tube 12 and the X-ray detector 13.
データ収集部(DAS)16は、X線検出器13の各X線検出素子と同様にアレイ状に配列されたデータ収集素子を有し、X線検出器13により検出されたX線ビーム(実際には検出信号)を、架台制御部11により出力されたデータ収集制御信号に対応させて収集する。この収集されたデータがX線投影データとなる。 The data acquisition unit (DAS) 16 includes data acquisition elements arranged in an array similar to the X-ray detection elements of the X-ray detector 13, and the X-ray beam (actually detected by the X-ray detector 13). Is detected in correspondence with the data collection control signal output by the gantry control unit 11. This collected data becomes X-ray projection data.
回転架台14が1回転するときに、例えば1000回X線投影データを収集し、このX線投影データを基に所定の方法で画像再構成する。架台駆動部17は、架台制御部11により出力された架台制御信号に基づいて、回転架台14を回転させる。 When the rotating mount 14 rotates once, X-ray projection data is collected 1000 times, for example, and an image is reconstructed by a predetermined method based on the X-ray projection data. The gantry driving unit 17 rotates the rotating gantry 14 based on the gantry control signal output by the gantry control unit 11.
寝台駆動部31は、架台制御部11から出力された寝台移動信号に基づいて、回転架台14の1回転当たりの寝台天板33の移動量を求め、この移動量で寝台天板33を移動させる。寝台基台32は、寝台駆動部31により寝台天板33を上下方向に移動させる。寝台天板33は被検体Pを載せ、被検体Pの体軸方向(Z軸方向:スライス方向)に移動可能となっている。
The
前処理部23は、データ収集部16から出力されたX線投影データに感度補正やX線強度補正等を施す。また、前処理部23は、後述するように、造影剤の流入する領域を検出する。前処理部23にて感度補正等の処理が施されたX線投影データは、投影データ記憶部24に一旦記憶される。
The preprocessing
再構成処理部25は、投影データ記憶部24に記憶されたX線投影データを逆投影処理することにより、画像データを再構成する。この逆投影の方法は公知の方法と同じである。また、X線投影データに対して補間処理を行う場合は、360度補間法または180度補間法(対向データ補間法)等の公知の補間法により、目的のスライス位置に於けるX線投影データを求める。
The reconstruction processing unit 25 reconstructs image data by performing a back projection process on the X-ray projection data stored in the projection
再構成された画像データは画像記憶部26に一旦記憶された後、画像処理部27に送られる。画像処理部27は、第1の入力部22にて入力された操作者の指示に基づき、画像データを公知の方法により、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、またはレンダリング処理による3次元画像等の画像データに変換して表示装置28に出力する。表示装置28は、画像処理部27から出力された断層像等をモニタ上に表示する。
The reconstructed image data is temporarily stored in the
また、補正処理部30は、詳細を後述するように、再構成処理された画像に対してビームハードニング等の補正処理を施して補正画像を得るためのものである。
Further, as will be described in detail later, the
次に、図2及び図3を参照して、被写体の骨及び水と造影剤の時間軸方向の変化について説明する。 Next, with reference to FIGS. 2 and 3, changes in the time axis direction of the bone and water of the subject and the contrast medium will be described.
被写体の同一領域をボリュームで撮影して得られる時系列の画像データの場合、被写体の骨41や水42は、図2に示されるように、時間軸方向ではほぼ同一のCT値を有しているため、時間軸方向の変化量は小さい。一方、造影剤(CM)43は、被写体の血流によって時間軸方向に(時系列的に)変化するCT値を有している。したがって、本実施形態では、この時間軸方向のCT値の変化量を用いて、骨41と造影剤43の分離を行うものである。
In the case of time-series image data obtained by photographing the same area of a subject with a volume, the
例えば、時刻tの画像の1ボリュームだけでは、骨41と造影剤43のCT値は同一であるため、図3(b)に示されるように、両者を区別することはできない。しかしながら、時間軸方向の前後の画像のCT値を測定して、CT値変化量を比較することによって、図3(a)、(c)に示されるように、骨41と造影剤43の領域を分離することが可能となる。
For example, with only one volume of the image at time t, the CT values of the
次に、図4のフローチャート及び図5の説明図を参照して、本発明の一実施形態のX線CT装置によるビームハードニング補正の処理動作について説明する。尚、このフローチャートによる処理動作は、主にコンソール制御部21の指令に従って行われる。
Next, with reference to the flowchart of FIG. 4 and the explanatory diagram of FIG. 5, the processing operation of the beam hardening correction by the X-ray CT apparatus of one embodiment of the present invention will be described. The processing operation according to this flowchart is mainly performed in accordance with commands from the
先ず、図5に示されるように、従来と同様に、通常の再構成処理によって所望の領域画像が得られる(A1、A2)。次いで、本シーケンスが開始されると、ステップS1に於いて、図2及び図3(a)〜(c)に示されるように、補正したい画像(Imaget )と、その画像を中心時刻として時間方向に前後の画像(Imaget-1 ),(Imaget+1 )の各ピクセルのCT値が測定される。 First, as shown in FIG. 5, a desired region image is obtained by a normal reconstruction process (A1, A2) as in the prior art. Next, when this sequence is started, in step S1, as shown in FIG. 2 and FIGS. 3A to 3C, an image to be corrected (Image t ) and a time with the image as a central time are displayed. The CT value of each pixel in the front and rear images (Image t-1 ) and (Image t + 1 ) in the direction is measured.
次いで、ステップS2に於いて、前記ステップS1で測定された補正対象の画像のCT値情報と前後のCT値が利用されて、算出されたCT値変化量が算出される。例えば、被写体の同一領域を時間方向に撮影している場合、図2に示されるように、骨41や水42のCT値は時間方向には変化しない。骨41と水42の分離は、従来の再構成を利用した2ns−passビームハードニング補正と同様なCT値の高低によって行われる。
Next, in step S2, the calculated CT value change amount is calculated using the CT value information of the image to be corrected measured in step S1 and the previous and next CT values. For example, when the same region of the subject is imaged in the time direction, the CT values of the
一方、流入する造影剤43のCT値は、時間方向に変化するため、時間方向のCT値変化量が算出される。そして、これを利用することによって、補正目的画像上で同じCT値を有する骨41と造影剤43であっても、両者を自動的に分離することができる。
On the other hand, since the CT value of the
次に、ステップS3に於いて、骨41、水42、造影剤43の領域画像が作成されて(A4)投影データが得られる(A5)。そして、それぞれの投影データから、各物質のパス長が算出される(A6)。更に、ステップS4では、補正成分の投影データが算出される。
Next, in step S3, region images of
連続X線と単色X線は、水の減弱係数、骨の減弱係数及び造影剤の減弱係数を有しているので、そのそれぞれについて骨、水、造影剤の投影データが取得される(A7a,A8a、A7b,A8b)。そして、この取得された連続X線の投影データ(A8a)と単色X線の投影データ(A8b)の間の差分が得られる。この差分は、ビームハードニングが行われたことによる値と考えられる。したがって、ステップS5に於いて、連続X線と単色X線の差分値に基づいて画像の再構成が行われる(A9、A10)。これにより再構成された画像は、補正成分のみの画像である(A11)。 Since continuous X-rays and monochromatic X-rays have a water attenuation coefficient, a bone attenuation coefficient, and a contrast medium attenuation coefficient, projection data of bone, water, and contrast medium are acquired for each of them (A7a, A8a, A7b, A8b). Then, a difference between the acquired continuous X-ray projection data (A8a) and monochromatic X-ray projection data (A8b) is obtained. This difference is considered to be a value resulting from beam hardening. Accordingly, in step S5, the image is reconstructed based on the difference value between the continuous X-ray and the monochromatic X-ray (A9, A10). The image reconstructed in this way is an image of only the correction component (A11).
そして、ステップS6に於いて、通常の再構成により得られた画像(A2)と、補正成分のみの画像(A11)が加算される。これによって、水、骨及び造影剤の減弱係数を考慮して補正された画像が得られる(A12)。 In step S6, the image (A2) obtained by the normal reconstruction and the image (A11) having only the correction component are added. As a result, an image corrected in consideration of attenuation coefficients of water, bone, and contrast agent is obtained (A12).
前述したように、従来では骨と造影剤の分離が不可能であったため、両者は同じ物質と定義されて補正成分の算出がなされていた。つまり、本来は、造影剤であるにも関わらず骨の減弱係数が適用されていたため、造影データに於ける補正精度がひくいものであった。しかしながら、本実施形態に於いては、骨41と造影剤43の分離を可能としたので、それぞれに最適な減弱係数を適用することによって、補正精度を向上させることができる。
As described above, since it was impossible to separate a bone and a contrast medium conventionally, both were defined as the same substance and a correction component was calculated. In other words, since the bone attenuation coefficient was originally applied even though it was a contrast agent, the correction accuracy in contrast data was poor. However, in this embodiment, since the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be modified in various ways without departing from the gist of the present invention other than the above-described embodiment.
更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。 Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.
1…架台装置、2…操作コンソール部、3…寝台装置、11…架台制御部、12…X線管、13…X線検出器、14…回転架台、15…高電圧発生部、16…データ収集部(DAS)、17…回転駆動部、18…第2の入力部、21…コンソール制御部、22…第1の入力部、23…前処理部、24…投影データ記憶部、25…再構成処理部、26…画像記憶部、27…画像処理部、28…表示装置、29…検査条件記憶部、30…補正処理部、31…寝台駆動部、32…寝台基台、33…寝台天板、41…骨、42…水、43…造影剤。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記造影剤の流入する領域を検出する領域検出手段と、
前記領域検出手段で検出された前記造影剤の領域に基づいて、前記被検体内の造影剤の領域と該造影剤の領域以外の領域について得られた補正成分から、ビームハードニング補正を行って第2の画像を得る補正手段と、
を更に具備し、
前記再構成手段は、前記第1の画像と前記第2の画像を合成して補正後の再構成画像を構成する
ことを特徴とするX線CT装置。 An X-ray tube for taking a diagnostic tomographic image using a contrast agent, and an X-ray tube that irradiates the subject with X-rays, and an X-ray that detects X-rays transmitted through the subject and converts them into electrical signals A detector, reconstruction means for reprojecting the data of the subject based on the X-rays detected by the X-ray detector to reconstruct a first image, and reconstruction by the reconstruction means An X-ray CT apparatus comprising:
A region detecting means for detecting a region into which the contrast agent flows;
Based on the contrast agent region detected by the region detection means, beam hardening correction is performed from correction components obtained for the contrast agent region in the subject and the region other than the contrast agent region. Correction means for obtaining a second image;
Further comprising
The X-ray CT apparatus characterized in that the reconstruction means composes a corrected reconstructed image by combining the first image and the second image.
時系列的に変化する前記造影剤の状態に基づいて該造影剤の流入する領域を検出する領域検出手段を具備し、
前記再構成手段は、前記領域検出手段で検出された前記造影剤の領域に基づいて前記被検体のデータを逆投影処理してビームハードニング補正成分画像を再構成する
ことを特徴とするX線CT装置。 An X-ray tube for taking a diagnostic tomographic image using a contrast agent, and an X-ray tube that irradiates the subject with X-rays, and an X-ray that detects X-rays transmitted through the subject and converts them into electrical signals A detector, reconstruction means for reprojecting the data of the subject based on the X-rays detected by the X-ray detector, and reconstructing an image; and an image reconstructed by the reconstruction means An X-ray CT apparatus provided with a display device for displaying
Comprising region detection means for detecting a region into which the contrast agent flows based on the state of the contrast agent that changes in time series,
The reconstruction means reconstructs a beam hardening correction component image by backprojecting the data of the subject based on the region of the contrast agent detected by the region detection means. CT device.
Priority Applications (1)
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