JP5461803B2 - X-ray CT system - Google Patents
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Description
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線の強度分布を示す投影データから、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) uses a projection data indicating an intensity distribution of X-rays transmitted through a subject to form a form of a body tissue in the subject. By reconstructing and providing tomographic images that indicate physical information, it plays an important role in many medical practices such as disease diagnosis, treatment, and surgical planning.
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 intensities 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て投影データとしたのちに、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。なお、被検体の位置を固定したままでX線管およびX線検出器を1回転させて撮影を行なう画像撮影は、コンベンショナルスキャンと呼ばれる。 Then, the X-ray CT apparatus performs X-ray intensity distribution data (pure raw data) from multiple directions detected by the X-ray detector as projection data after performing correction such as sensitivity correction by preprocessing, and then performing back projection. Image reconstruction is performed by (back projection) and convolution (convolution). Note that image capturing in which the X-ray tube and the X-ray detector are rotated once while the position of the subject is fixed is called a conventional scan.
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、収集された純生データから生成された投影データを列単位で逆投影することにより、列単位の複数の断層画像が再構成され、再構成した複数の断層画像を合成することで、広範囲の3次元画像(ボリューム画像)を得ることができる。 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, a plurality of tomographic images in units of columns can be obtained by back-projecting projection data generated from the collected pure raw data in units of columns. A wide range of three-dimensional images (volume images) can be obtained by synthesizing a plurality of reconstructed tomographic images.
また、X線CT装置においては、画像撮影時に、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するヘリカルスキャンが行なわれている。ヘリカルスキャンにより、被検体の体軸方向に沿った列単位の複数の断層画像を再構成し、再構成した複数の断層画像を合成することで、より広範囲の3次元画像(ボリューム画像)を得ることができる。 In addition, in the X-ray CT apparatus, a helical scan for imaging a wider area is performed by rotating the gantry rotating unit and continuously moving the bed in the body axis direction of the subject at the time of imaging. ing. By reconstructing a plurality of tomographic images in units of columns along the body axis direction of the subject by helical scanning, and synthesizing the reconstructed tomographic images, a wider range of three-dimensional images (volume images) are obtained. be able to.
ここで、ヘリカルスキャンにおいては、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。このため、膨大な量の純生データを列単位で分割したうえで、前処理や再構成処理を並列して処理する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Here, in the helical scan, it is necessary to perform image reconstruction by immediately and reliably processing a large amount of detection data for a plurality of rows over a wide range. For this reason, a technique is disclosed in which an enormous amount of pure raw data is divided in units of columns, and then preprocessing and reconstruction processing are performed in parallel (see, for example, Patent Document 1).
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。このような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、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 such an X-ray detector is used, in order to reconstruct data including the entire region of interest (for example, the heart), that is, a three-dimensional image of the region of interest, by conventional scanning without performing imaging by helical scanning. It is possible to collect the data required for 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.
ところで、上記した従来の技術は、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。 By the way, in the above-described conventional technique, data required for reconstructing a three-dimensional image including a region of interest once by a conventional scan using X-ray detectors arranged in multiple rows in the body axis direction. 3D images 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う。このため、上記した従来の技術によって、純生データから生成された投影データを分割して列単位で並列処理することで断層画像を再構成し、再構成された断層画像から3次元画像を生成したとしても、その所要時間は数秒単位となる。 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 to the amount of pure raw data detected and collected by the detector, it becomes even larger. For this reason, the above-described conventional technique reconstructs a tomographic image by dividing projection data generated from pure raw data and performing parallel processing in units of columns, and generates a three-dimensional image from the reconstructed tomographic image. Even so, the time required is several seconds.
一方、コンベンショナルスキャンによって3次元画像を即時に再構成するためには、例えば、X線照射方向ごと(ビュー単位ごと)の全列分の投影データを一括して処理する方法が考えられる。すなわち、ビュー単位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することで、3次元画像を即時に再構成する方法である。しかし、ビュー単位の投影データを一括処理する方法を採用した場合、ヘリカルスキャン(または、従来の列単位で画像を再構成するコンベンショナルスキャン)を即時に処理するための列単位でのデータ並列処理を実行することができなくなってしまう。 On the other hand, in order to immediately reconstruct a three-dimensional image by conventional scanning, for example, a method of collectively processing projection data for all columns for each X-ray irradiation direction (for each view unit) can be considered. In other words, this is a method for instantly reconstructing a three-dimensional image by backprojecting projection data in units of views in units of cross sections having the same weight. However, if the method of batch processing of projection data in view units is adopted, parallel data processing in units of columns is required for immediate processing of helical scans (or conventional scans that reconstruct images in units of columns). It becomes impossible to execute.
このように、上記した技術は、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化することができないという課題があった。 Thus, the above-described technique has a problem that the reconstruction speed cannot be optimized according to the image reconstruction method.
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、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化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 provides an X-ray CT apparatus capable of optimizing the reconstruction speed in accordance with the image reconstruction method. With the goal.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、X線を照射するX線管と、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が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列され、前記X線管から照射され前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記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ることにより、異なる投影方向のビューに対応する投影データ群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群に対して補正処理を行なった補正処理済み投影データ群を生成する前処理手段と、複数のビューの補正処理済み投影データを複数の逆投影処理手段で逆投影し、前記複数の逆投影手段の出力データを合成して1つの断面画像を生成する処理を繰り返して異なる位置の断面画像を再構成することにより、前記前処理手段によって生成された前記補正処理済み投影データ群から3次元画像を生成する第一の画像再構成手段と、1つのビューの補正処理済み投影データを3次元画像の各画素に対して逆投影する処理を複数ビュー分繰り返すことにより、前記前処理手段によって生成された前記補正処理済み投影データ群から3次元画像を生成する第二の画像再構成手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides an X-ray tube for irradiating X-rays and a detection element array formed by arranging X-ray detection elements for a plurality of channels. An X-ray detector arranged in a plurality of rows along the direction and detecting X-rays irradiated from the X-ray tube and transmitted through the subject, and the X-ray tube and the X-ray detector are rotated around the subject By doing so, a data collection unit that collects projection data groups corresponding to views in different projection directions, and a corrected projection data group obtained by performing correction processing on the projection data group collected by the data collection unit A pre-processing unit for generating, and a process for back-projecting the corrected projection data of a plurality of views by a plurality of back-projection processing units and combining the output data of the plurality of back-projecting units to generate one cross-sectional image Repeatedly different A first image reconstruction unit that generates a three-dimensional image from the corrected projection data group generated by the preprocessing unit by reconstructing a cross-sectional image of the position, and a corrected projection of one view; By repeating the process of back-projecting the data on each pixel of the three-dimensional image for a plurality of views, a second image reconstruction for generating a three-dimensional image from the corrected projection data group generated by the preprocessing means And a configuration means.
また、本発明は、被検体を透過したX線の強度分布を示す投影データ群に基づいて画像を再構成するX線CT装置であって、X線を照射するX線管と、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が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列され、前記X線管から照射され前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記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ることにより、前記投影データ群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群に対して補正処理を行なった補正処理済み投影データ群を生成する前処理手段と、前記前処理手段によって生成された前記補正処理済み投影データ群に対して、逆投影処理を行なうことにより画像を再構成する画像再構成手段と、前記検出素子列それぞれにおいて検出されたX線に基づく列単位で組み合わされた投影データから画像を再構成する第一の画像再構成法、または、前記X線管から照射されたX線照射方向それぞれにおいて複数の前記検出素子列で検出されたX線に基づくX線照射方向単位の投影データから画像を再構成する第二の画像再構成法のいずれかを再構成設定条件として操作者から受け付けて入力する入力手段と、前記入力手段によって入力された前記再構成設定条件に応じて、前記投影データ群、および/または、前記補正処理済み投影データ群を、列単位またはX線照射方向単位で並べ替えて分配するように前記データ収集手段、および/または、前記前処理手段を制御し、列単位で分配された補正処理済み投影データ群に対しては前記第一の画像再構成法を並列して実行し、X線照射方向単位で分配された補正処理済み投影データ群に対しては前記第二の画像再構成法を一括して実行するように前記画像再構成手段を制御する制御手段と、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 a projection data group indicating an intensity distribution of X-rays transmitted through a subject, an X-ray tube for irradiating X-rays, and a plurality of channels. X-ray detection for detecting X-rays that are arranged in a plurality of rows along the body axis direction of the subject and that are irradiated from the X-ray tube and transmitted through the subject A data collection unit that collects the projection data group by rotating the X-ray tube and the X-ray detector around the subject, and the projection data group collected by the data collection unit. A pre-processing unit that generates a corrected projection data group that has been subjected to correction processing, and an image is reconstructed by performing back projection processing on the corrected projection data group generated by the pre-processing unit Image reconstruction A first image reconstruction method for reconstructing an image from projection data combined in units of columns based on the X-rays detected in each stage and the detection element rows, or X-rays emitted from the X-ray tube An operator using one of the second image reconstruction methods for reconstructing an image from projection data in units of X-ray irradiation directions based on X-rays detected by the plurality of detection element arrays in each irradiation direction. The projection data group and / or the corrected projection data group in units of columns or in the X-ray irradiation direction according to the input means that receives and inputs from the input means, and the reconstruction setting condition input by the input means The data collection means and / or the preprocessing means is controlled so as to be sorted and distributed in units, and the corrected projection data group distributed in units of columns is processed in advance. The first image reconstruction method is executed in parallel, and the second image reconstruction method is collectively executed for the corrected projection data group distributed in units of the X-ray irradiation direction. Control means for controlling the image reconstruction means.
本発明によれば、画像再構成法に応じた再構成処理方式を選択することができ、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to select a reconstruction processing method according to the image reconstruction method, and it is possible to optimize the reconstruction speed according to the image reconstruction method.
本発明によれば、画像再構成法に応じたデータの伝送方式および再構成処理方式を選択することができ、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to select a data transmission method and a reconstruction processing method according to the image reconstruction method, and it is possible to optimize the reconstruction speed according to the image reconstruction method.
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
架台装置10は、被検体PにX線を照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
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
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検出素子列が被検体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320列など多列に配列されたX線検出素子を有し、例えば、被検体Pの心臓を含む範囲など、広範囲に被検体Pを透過したX線強度分布データ群を検出することが可能である。
The
なお、本実施例におけるX線管13は、後述する再構成設定条件に応じて、X線の照射範囲(コーン角)を狭めて被検体PにX線を照射し、本実施例におけるX線検出器14は、例えば、320列のうち中央に位置する64列の検出素子列のみで、X線強度分布データ群を検出することが可能である。
The
架台回転部12に設置され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線強度分布データ群に対して、増幅処理やA/D変換処理などを行なって投影データ群を生成する。
The first
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
架台固定部11に設置され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群を受信し、受信した投影データ群をコンソール装置30の前処理部34(後述)に送信する。
The second
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
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を図1に示すZ方向へ移動する装置である。
The
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
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、再構成設定条件や、投影データの収集時における有効視野の直径および体軸方向の長さからなる収集範囲や、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。
The
ここで、再構成設定条件は、「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」により画像を再構成する第一の画像再構成法および「被検体Pの位置を固定したままで架台回転部12を1回転または連続回転させて撮影を行なうコンベンショナルスキャン」により画像(ボリュームデータ)を再構成する第二の画像再構成法のいずれかとなる。なお、第一の画像再構成法および第二の画像再構成法については、後に詳述する。
Here, the reconstruction setting condition is the first image reconstruction in which an image is reconstructed by “helical scan in which imaging is performed by continuously rotating the
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。 Further, the image processing after reconstruction includes processing for generating a two-dimensional image from the reconstructed three-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後述するシステム制御部39による制御に基づいて表示する。
The
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。
The scan control unit 33 controls the operations of the first
すなわち、再構成設定条件が第二の画像再構成法である場合、スキャン制御部33は、寝台駆動部21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。
That is, when the reconstruction setting condition is the second image reconstruction method, the scan control unit 33 drives the
また、スキャン制御部33は、再構成設定条件が第一の画像再構成法である場合、寝台駆動部21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の内部空間を移動させながら、架台駆動部18を駆動させて架台回転部12を回転させる。
In addition, when the reconstruction setting condition is the first image reconstruction method, the scan control unit 33 drives the
なお、スキャン制御部33は、再構成設定条件が第一の画像再構成法である場合、操作者から入力部31を介してさらに入力された設定条件に基づいて、例えば、X線管13から、X線の照射範囲(ファン角やコーン角)を狭めて被検体PにX線を照射するように高電圧発生部17を制御し、X線検出器14において、例えば、320列のうち中央に位置する64列の検出素子列のみで、X線強度分布データを検出するように第一データ収集部15を制御する。
Note that when the reconstruction setting condition is the first image reconstruction method, the scan control unit 33, for example, from the
また、スキャン制御部33は、後述するシステム制御部39の制御に基づいて、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 transmit data from the first
前処理部34は、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群に対して、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って補正処理済み投影データ群を生成する。
The
投影データ記憶部35は、前処理部34によって生成された補正処理済み投影データ群を記憶する。
The projection
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より補正処理済み投影データ群を読み出し、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補正処理済み投影データ群(以下、前処理済み投影データ群と記す)を送信する。
The reconstruction
画像再構成部37は、再構成補助処理部36から受信した補正処理済み投影データ群から逆投影処理により画像を再構成し、再構成された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
ここで、再構成補助処理部36は、画像再構成部37によって再構成された画像を受信して、アーチファクトの補正処理や、操作者の指示に基づく画像処理などの後処理を行なって、画像記憶部38に後処理済み画像データを格納する。なお、再構成補助処理部36による後処理については、後に詳述する。
Here, the reconstruction
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から投影データ群を収集する。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、データ伝送や再構成処理の全体を制御し、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
なお、上述した「入力部31」は、特許請求の範囲に記載の「入力手段」に対応し、「第一データ収集部15」および「第二データ収集部16」は、同じく「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「画像再構成手段」に対応し、「システム制御部39」は、同じく「制御手段」に対応する。
The “
ここで、本実施例におけるX線CT装置は、上述したように被検体を透過したX線の強度分布を示す投影データ群に基づいて画像を再構成するが、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化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 in the present embodiment reconstructs an image based on the projection data group indicating the intensity distribution of the X-ray transmitted through the subject as described above, but the image is reconstructed according to the image reconstruction method. The main feature is that the configuration speed can be optimized.
この主たる特徴について、図2〜図13を用いて説明する。図2は、第一の画像再構成法を説明するための図であり、図3は、第二の画像再構成法を説明するための図であり、図4および図5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6は、投影データ記憶部を説明するための図であり、図7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転送を説明するための図であり、図8は、前処理部から再構成補助処理部を介した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9は、画像再構成部を説明するための図であり、図10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11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り、図12および図13は、第二の画像再構成法によって再構成された3次元画像の格納形式および表示形式について説明するための図である。 This main feature will be described with reference to FIGS. 2 is a diagram for explaining the first image reconstruction method, FIG. 3 is a diagram for explaining the second image reconstruction method, and FIGS. 4 and 5 are diagrams showing the first acquisition. FIG. 6 is a diagram for explaining the projection data storage unit, FIG. 6 is a diagram for explaining the data transmission between the unit, the second collection unit, the preprocessing unit, and the projection data storage unit. FIG. 8 is a diagram for explaining data transfer among the preprocessing unit, the projection data storage unit, and the reconstruction auxiliary processing unit, and FIG. 8 illustrates how the preprocessing unit transfers to the image reconstruction unit via the reconstruction auxiliary processing unit. FIG. 9 is a diagram for explaining the data transmission, FIG. 9 is a diagram for explaining the image reconstruction unit, and FIG. 10 is a diagram for explaining the data transmission from the image reconstruction unit to the reconstruction auxiliary processing unit. FIG. 11 illustrates data transmission from the reconstruction auxiliary processing unit to the image storage unit. A view fit, 12 and 13 are views for explaining the storage format and display format of the three-dimensional image reconstructed by the second image reconstruction method.
ここで、第一の画像再構成法および第二の画像再構成法について改めて、図2および図3を用いて説明する。 Here, the first image reconstruction method and the second image reconstruction method will be described again with reference to FIGS.
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るヘリカルスキャンにより画像を再構成する第一の画像再構成法においては、X線検出器14の検出素子列それぞれにおいて検出されたX線強度分布データから生成された列単位で組み合わされた投影データから画像を再構成する。例えば、第一の画像再構成法において、320列のうち中央に位置する64列の検出素子列によりX線強度分布データ群が検出され投影データ群が生成された場合について説明する。
In the first image reconstruction method in which an image is reconstructed by a helical scan in which the
すなわち、第一の画像再構成法においては、Z軸方向における2次元断面を、断面の位置を変えて次々と再構成することにより、3次元領域における画像を再構成する。1つの位置の断面の画像を再構成するには、検出器の全ての列の投影データは必要無く、逆投影処理に必要となる一部の列の投影データがあればよい。このため、架台回転部12が回転する間にX線管13が照射したすべてのX線照射方向(全ビュー)分の投影データ群を列単位で分割し、例えば、図2に示すように、「1〜20列目における全ビュー分の投影データ群」、「2〜21列目における全ビュー分の投影データ群」、「3〜22列目における全ビュー分の投影データ群」、「4〜23列目における全ビュー分の投影データ群」といったように20列単位の全ビュー分の投影データ群に対して重み付け処理を行なった後、逆投影処理を行なって、断層画像が再構成される。この再構成を繰り返して複数の断層画像を生成することにより、3次元画像を生成する。
That is, in the first image reconstruction method, an image in a three-dimensional region is reconstructed by successively reconstructing a two-dimensional section in the Z-axis direction by changing the position of the section. In order to reconstruct an image of a cross section at one position, the projection data of all the columns of the detector are not necessary, and only a part of the projection data necessary for the backprojection process is necessary. For this reason, the projection data group for all X-ray irradiation directions (all views) irradiated by the
ヘリカルスキャンによって画像を再構成する場合、被検体Pに対してX線管13およびX線検出器13を相対的にZ軸方向に移動しながらスキャンを行なう。スキャンと同時に、またはスキャン後短時間で画像を表示するためには、スキャンの全てが終了してから再構成を行うより、上述したように、必要な投影データが収集されて再構成が可能になった断面の画像を順次行なう方が、スキャン後に画像を表示するまでの時間を短くすることができる。
When reconstructing an image by helical scanning, scanning is performed while moving the
一方、被検体Pの位置を固定したままで架台回転部12を1回転または連続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り画像を再構成する第二の画像再構成法(ボリューム再構成法)においては、X線管13から照射されたX線照射方向それぞれにおいて複数の検出素子列すべてで検出されたX線照射方向単位の投影データから画像を再構成する。その際、第二の画像再構成法では、第一の画像再構成法のように、2次元断面の画像を順次再構成するのではなく、3次元領域の画像の各画素に対する逆投影処理を同時に行なって3次元領域の画像を再構成する。すなわち、1ビューの複数列の投影データに対して所定の重み付け処理を行なった後、それらを3次元領域の画像の各画素に対して逆投影処理を行なう。この処理を、再構成に必要な角度範囲分のビューについて順次繰り返すことにより、3次元領域の画像を再構成する。
On the other hand, in the second image reconstruction method (volume reconstruction method) in which an image is reconstructed by a conventional scan in which imaging is performed by rotating the
なお、以下では、第二の画像再構成法において、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により画像を再構成する場合について説明するが、本発明は、架台回転部12を連続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り画像を再構成する場合であっても適用可能である。
Hereinafter, in the second image reconstruction method, a case will be described in which an image is reconstructed by a conventional scan in which the
すなわち、第二の画像再構成法においては、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。
That is, in the second image reconstruction method, X-rays generated from the
そして、第一の画像再構成法においては、例えば、図3に示すように、X線照射方向(ビュー)ごとに320列すべての検出素子列(画像再構成に必要な列)が検出したビュー単位のX線強度分布データ群から生成されたビュー単位の投影データ群ごとに3次元画像を900個再構成し、これらを合成して、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。 In the first image reconstruction method, for example, as shown in FIG. 3, a view in which all 320 detection element rows (rows necessary for image reconstruction) are detected in each X-ray irradiation direction (view) is detected. 900 three-dimensional images are reconstructed for each projection data group of view units generated from the X-ray intensity distribution data group of units, and these are synthesized, and three-dimensional based on the X-ray intensity distribution data for 900 views. Reconstruct the image.
上記した第一の画像再構成法および第二の画像再構成法のいずれかの再構成設定条件が、入力部31を介してシステム制御部39に入力された場合、システム制御部39は、第一データ収集部15によって生成された投影データ群を、入力された再構成設定条件に応じて、列単位またはX線照射方向単位で並べ替えて前処理部34に分配して伝送するように、スキャン制御部33を介して第二データ収集部16を制御する。これについて、図4および図5を用いて説明する。
When the reconstruction setting condition of any of the first image reconstruction method and the second image reconstruction method described above is input to the
なお、以下では、X線検出器14の全検出素子列数が「n」であるとして説明する。また、第一の画像再構成法におけるヘリカルスキャンにおいて用いられる検出素子列数が「4k」であり、第二の画像再構成法におけるコンベンショナルスキャンにおいて用いられる検出素子列数が「n」であるとして説明する。
In the following description, it is assumed that the total number of detection element rows of the
すなわち、入力部31を介してシステム制御部39に入力された再構成設定条件が第一の画像再構成法である場合、システム制御部39は、第一データ収集部15によって生成された投影データ群を、列単位で並べ替えて前処理部34に分配して伝送するように第二データ収集部16を制御する。
That is, when the reconstruction setting condition input to the
具体的には、図4に示すように、第一データ収集部15は、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線強度分布データ群を収集し、収集したX線強度分布データ群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群を生成する。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群を、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、第二データ収集部16に送信する。
Specifically, as shown in FIG. 4, the first
第二データ収集部16は、図4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)を複数備え、これら複数のDDRは、FPGAに接続される。
As shown in FIG. 4, the second
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、ヘリカルスキャンにより収集された投影データ群を受信し、受信した「4k」列分の投影データ群を、例えば、奇数番号列の全ビュー分の投影データ群と、偶数番号列の全ビュー分の投影データ群といったように複数に分割して複数のDDRに分割して格納する。これにより、第二データ収集部16に搭載されるFPGAは、2つのDDRに格納された列単位に並べ替えられた投影データ群が、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へ送信されるように調整する。なお、図4においては、第二データ収集部16に2つのDDRを備えられている場合が示されているが、本発明において、第二データ収集部16に備えられるDDRの数は、2つに限定されるものではなく、3つ以上である場合であってもよい。
The FPGA mounted on the second
前処理部34には、図4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それぞれは、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「k」列を1単位とする投影データ群を受信する。
As shown in FIG. 4, the preprocessing
すなわち、図4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、「4k」列の投影データのうち、「#1〜#k」列、「#k+1〜#2k」列、「#2k+1〜#3k」列、「#3k+1〜#4k」列といったように「k」列分の投影データをそれぞれ受信し、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って列単位で補正処理済み投影データ群を生成する。
That is, as shown in FIG. 4, each of the four CPUs mounted in the
そして、図4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「k」列分の補正処理済み投影データ群それぞれを、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. 4, each of the four CPUs mounted in the
一方、入力部31を介してシステム制御部39に入力された再構成設定条件が第二の画像再構成法である場合、システム制御部39は、第一データ収集部15によって生成された投影データ群を、X線照射方向単位(ビュー単位)で並べ替えて前処理部34に分配して伝送するように第二データ収集部16を制御する。
On the other hand, when the reconstruction setting condition input to the
具体的には、図5に示すように、第一の画像再構成法と同様に、第一データ収集部15のFPGAは、X線検出器14が検出したX線強度分布データ群を収集し、収集したビュー単位のX線強度分布データ群から投影データ群を生成し、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、コンベンショナルスキャンによって収集された投影データ群を受信する。そして、第二データ収集部16に搭載されるFPGAは、図5に示すように、受信した「n」列分投影データ群を、ビュー単位ごとに、例えば、「#0〜#n/2−1」列の投影データ群と、「#n/2〜#n−1」列の投影データ群との、「n/2」列分ずつといったように複数に分割して複数のDDRに分割して格納する。これにより、第二データ収集部16に搭載されるFPGAは、複数のDDRに格納されたビュー単位に並べ替えられた投影データ群が、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へ送信されるように調整する。なお、図5に示す第二データ収集部16は、図4と同じものであり、図5においても、第二データ収集部16に2つのDDRを備えられている場合が示されているが、上述したように、本発明において、第二データ収集部16に備えられるDDRの数は、2つに限定されるものではなく、3つ以上である場合であってもよい。また、第一の画像再構成法を実行する場合と第二の画像再構成法を実行する場合とで、使用するDDRの数は、任意に変更可能である。
Specifically, as shown in FIG. 5, as in the first image reconstruction method, the FPGA of the first
そして、図5に示すように、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群それぞれ受信する。
Then, as shown in FIG. 5, the four CPUs mounted in the
すなわち、図5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群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ってビュー単位で補正処理済み投影データ群を生成する。
That is, as shown in FIG. 5, each of the four CPUs mounted on the
そして、図5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投影データ群を、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により、投影データ記憶部35に搭載される4つのRAIDそれぞれに格納する。
Then, as shown in FIG. 5, each of the four CPUs mounted in the
ここで、システム制御部39は、第二データ収集部16によって行なわれた並べ替え処理が列単位であるかビュー単位であるかを示す並べ替え情報を付与したうえで、生成した補正処理済み投影データ群を投影データ記憶部35に格納するように前処理部34を制御する。これについて、図6を用いて説明する。
Here, the
例えば、システム制御部39は、図6の(A)に示すように、第二データ収集部16によって行なわれた並べ替え処理がヘリカルスキャンによる第一の画像再構成法に基づく列単位である場合は、生成した補正処理済み投影データに「ヘリカルスキャン」の付帯情報を付与したえうえで、生成した補正処理済み投影データ群を投影データ記憶部35に格納するように前処理部34を制御する。
For example, as shown in FIG. 6A, the
また、システム制御部39は、図6の(B)に示すように、第二データ収集部16によって行なわれた並べ替え処理がコンベンショナルスキャンによる第二の画像再構成法に基づく列単位である場合は、生成した補正処理済み投影データに「コンベンショナルスキャン」の付帯情報を付与したえうえで、生成した補正処理済み投影データ群を投影データ記憶部35に格納するように前処理部34を制御する。
In addition, as shown in FIG. 6B, the
さらに、システム制御部39は、投影データ記憶部35が記憶する補正処理済み投影データ群の表示要求が入力部31を介して入力された場合は、対応する並べ替え情報(「ヘリカルスキャン」または「コンベンショナルスキャン」を、当該補正処理済み投影データ群とともに表示するように制御する。
Further, when a display request for the corrected projection data group stored in the projection
これにより、例えば、投影データ記憶部35に格納された補正処理済み投影データ群から、再度、再構成補助処理部36および画像再構成部37にて画像を再構成する指示が入力部31を介して操作者から入力された場合も、再構成補助処理部36および画像再構成部37は、並べ替え情報を参照して対応する画像再構成法によって画像を再構成することが可能となる。
Thereby, for example, an instruction to reconstruct an image in the reconstruction
また、例えば、投影データ記憶部35に格納された補正処理済み投影データ群を「ヘリカルスキャン」の並べ替え情報とともに参照した管理者が、第一の画像再構成法における再構成条件(例えば、列単位の投影データから再構成される断面画像の分解能)を変更して再度、画像を再構成するといった判断を行なうことが可能となる。
In addition, for example, an administrator who refers to the corrected projection data group stored in the projection
続いて、前処理部34に搭載される4つのCPUそれぞれは、図7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、格納した補正処理済み投影データ群を読み出して、再構成補助処理部36に送信する。
Subsequently, each of the four CPUs mounted in the
ここで、前処理部34は、図7に示すように、高速伝送用I/Fおよび並列処理伝送用I/Fを備える。前処理部34は、システム制御部39の制御に基づいて、再構成設定条件が第一の画像再構成法である場合、「k」列分それぞれの補正処理済み投影データ群をCPU間伝送用I/Fから並列処理伝送用I/Fにより分割して再構成補助処理部36に送信する。
Here, as shown in FIG. 7, the preprocessing
また、前処理部34は、システム制御部39の制御に基づいて、再構成設定条件が第二の画像再構成法である場合、「m」ビュー分それぞれの補正処理済み投影データ群をCPU間伝送用I/Fから高速伝送用I/Fにより一括して再構成補助処理部36に送信する。
Further, based on the control of the
以上が、2つの画像再構成法に対応した画像再構成処理前までの投影データに関する処理となる。なお、入力部31によって操作者から入力された再構成設定条件が変更された場合、変更された再構成設定条件に応じて、第二データ収集部16は、投影データ群を変更して並べ替えて分配する。これにより、例えば、ヘリカルスキャンによって収集した投影データ群から、第一の画像再構成法ではなく、コンベンショナルスキャンにおいて用いられる第二の画像再構成法によって3次元画像を再構成すると変更された場合でも、X線CT装置内で対応することができる。
The above is the process related to the projection data before the image reconstruction process corresponding to the two image reconstruction methods. In addition, when the reconstruction setting condition input from the operator by the
また、本実施例では、架台装置10、すなわち、第二データ収集部16にて投影データ群の列単位またはビュー単位での並べ替えが実行され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、コンソール装置30にて投影データ群の列単位またはビュー単位での並べ替えが実行される場合であってもよい。
In the present embodiment, the case has been described where rearrangement of projection data groups in units of columns or views is performed in the
すなわち、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群を単純に2つ分割して2つのDDRに格納したのちに、データ伝送の速度を調整しながら前処理部34に送信する。そして、前処理部34に搭載される4つのCPUそれぞれは、受信した投影データ群を補正処理済み投影データ群としたのち、図7に示すCPU間伝送用I/Fを介して、再構成設定条件に応じて補正処理済み投影データ群を列単位またはビュー単位にて並べ替えて投影データ記憶部35に格納する。このように、CPU間伝送用I/Fを用いることで、コンソール装置30にて、2つの画像再構成法に対応した画像再構成処理前までの投影データの並べ替え処理を実行することができる。
That is, the second
また、前処理部34によって並べ替え処理を行なう場合でも、入力部31によって操作者から入力された再構成設定条件が変更された場合、変更された再構成設定条件に応じて、前処理部34は、補正処理済み投影データ群を変更して並べ替えて分配する。これによっても、例えば、ヘリカルスキャンによって収集した投影データ群から、第一の画像再構成法ではなく、コンベンショナルスキャンにおいて用いられる第二の画像再構成法によって3次元画像を再構成すると変更された場合でも、X線CT装置内で対応することができる。
Even when the rearrangement process is performed by the preprocessing
また、本発明は、第二データ収集部16および前処理部34の両者で、データの並べ替えを行なうように設定することも可能である。これにより、入力部31によって操作者から入力された再構成設定条件が変更された場合のタイミングに対応して、第二データ収集部16または前処理部34にて、変更された再構成設定条件に応じたデータの並べ替え処理を変更して実行することが可能となる。また、コンソール装置30は、架台装置10が収集した投影データ群を受信して補正処理済み投影データを格納後に、架台装置10がオフとなったとしても、架台装置10と独立して並べ替え処理を行なって、再構成設定条件に応じた画像再構成処理を実行することができる。
In the present invention, both the second
なお、入力部31によって操作者から入力された再構成設定条件が変更された場合、変更された再構成設定条件に応じて、投影データ記憶部35が記憶する補正処理済み投影データ群を変更して並べ替えるとともに、並べ替え情報も変更する。これにより、再構成補助処理部36および画像再構成部37は、並べ替え情報を参照して対応する画像再構成法によって確実に画像を再構成することができる。
When the reconstruction setting condition input from the operator by the
以下では、2つの画像再構成法に対応した画像再構成処理に関する処理について、図8〜13を用いて説明する。 Below, the process regarding the image reconstruction process corresponding to two image reconstruction methods is demonstrated using FIGS.
再構成補助処理部36および画像再構成部37は、並列処理伝送用I/Fを介して列単位で分割して分配された補正処理済み投影データ群に対しては、システム制御部39の制御に基づいて、第一の画像再構成法を並列して実行する。
The reconstruction
一方、再構成補助処理部36および画像再構成部37は、高速伝送用I/Fを介してビュー単位で一括して分配された補正処理済み投影データ群に対しては、システム制御部39の制御に基づいて、第二の画像再構成法を一括して実行する。
On the other hand, the reconstruction
再構成補助処理部36は、図8に示すように、前処理部34の高速転送用I/Fと高速データ伝送用経路を介して接続される高速転送用I/Fを有する1つのCPUと、前処理部34の並列処理伝送用I/Fと複数の分岐した汎用のデータ伝送経路を介して接続される並列処理伝送用I/Fを有する複数のCPUとが備えられる。
As shown in FIG. 8, the reconfiguration
再構成補助処理部36に搭載される並列処理伝送用I/Fを有する複数のCPUそれぞれは、システム制御部39の制御に基づいて、前処理部34から受信した列単位の(「k」列分の)補正処理済み投影データ群を並列して前処理することで、列単位の前処理済み投影データ群をそれぞれ生成し、並列処理伝送用I/Fにより画像再構成部37にある並列処理伝送用I/Fに対して送信する。
Each of the plurality of CPUs having the parallel processing transmission I / F mounted in the reconfiguration
また、再構成補助処理部36に搭載される高速転送用I/Fを有する1つのCPUは、システム制御部39の制御に基づいて、前処理部34から受信したビュー単位の(「m」ビュー分の)補正処理済み投影データ群を一括して前処理することで、ビュー単位の前処理済み投影データ群を生成し、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、高速転送用I/Fを有するCPUは、並列処理伝送用I/Fを有するCPUと比較して処理能力の高いCPUが選択される。
In addition, one CPU having the high-speed transfer I / F mounted on the reconstruction
画像再構成部37は、図8に示すように、再構成補助処理部36の高速転送用I/Fと高速データ伝送用経路を介して接続される高速転送用I/Fを有するFPGA基板が複数搭載され、再構成補助処理部36の並列処理転送用I/Fと汎用のデータ伝送経路を介して接続される並列処理転送用I/Fを有するFPGAが複数搭載される。
As shown in FIG. 8, the
ここで、図8に示すFPGAは、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と同じものであり、図8に示すFPGA基板は、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が複数配列されたものである。
Here, the FPGA shown in FIG. 8 is the same as the FPGA described in the first
また、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。
The high-speed transmission I / F of each of the four CPUs mounted in the reconstruction
なお、再構成補助処理部36における並列処理伝送用I/Fを有する複数のCPUおよび画像再構成部37における並列処理転送用I/Fを有する複数のFPGAは、特許請求の範囲に記載の「第一の画像再構成手段」に対応する。また、再構成補助処理部36における高速転送用I/Fを有する1つのCPUおよび画像再構成部37における高速転送用I/Fを有する複数のFPGA基板は、同じく「第二の画像再構成手段」に対応する。
The plurality of CPUs having the parallel processing transmission I / F in the reconstruction
画像再構成部37に搭載される並列処理転送用I/Fを有する複数のFPGAそれぞれは、システム制御部39の制御に基づいて、再構成補助処理部36から受信した複数列分の前処理済み投影データ群から並列再構成処理により、第一の画像再構成法にて複数列分の部分画像としての断面画像をそれぞれ生成する。
Each of the plurality of FPGAs having the parallel processing transfer I / F mounted on the
また、画像再構成部37に搭載される高速転送用I/Fを有する複数のFPGA基板は、システム制御部39の制御に基づいて、再構成補助処理部36から受信した複数ビュー分の前処理済み投影データ群から一括再構成処理により、第二の画像再構成法にて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。
The plurality of FPGA boards having the high-speed transfer I / F mounted on the
ここで、画像再構成部37は、第二の画像再構成法を行なう場合、複数ビュー分の前処理済み投影データ群を、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。
Here, when performing the second image reconstruction method, the
例えば、第二の画像再構成法にて「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前処理済み投影データ群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 by the second image reconstruction method, a view projected back on each pixel of “512 × 512 × 512” It is necessary to perform interpolation processing by weighting each unit of preprocessed projection data group.
第一の画像再構成法(すなわち、ヘリカルスキャンによる画像再構成法)においては、列単位の前処理済み投影データ群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9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る。このため、再構成補助処理部36および画像再構成部37は、第一の画像再構成法を並列処理により実行することで、再構成速度を最適化する。
In the first image reconstruction method (that is, the image reconstruction method based on the helical scan), each pre-processed projection data group in units of columns is read and along the body axis direction of the subject P, that is, along the Z-axis direction. The tomographic images on the XY plane were reconstructed. In this case, as shown in FIG. 9, 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 is necessary to read out data, perform interpolation processing, and perform back projection processing. For this reason, the reconstruction
しかし、第二の画像再構成法(すなわち、コンベンショナルスキャンによる3次元画像再構成法)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 second image reconstruction method (that is, the three-dimensional image reconstruction method by the conventional scan), since the tomographic image is not reconstructed, all projection data for a plurality of views are read. The projection data for a plurality of views can be backprojected collectively to generate a three-dimensional image as a partial image for a plurality of views consisting of “512 × 512 × 512” pixels.
その際、図9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。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うことができ、第二の画像再構成法における3次元画像の再構成速度を最適化することができる。 At that time, as shown in FIG. 9, “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” Is the same weight. That is, once the weighting data in 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, it is possible to generate three-dimensional images as partial images for a plurality of views at a high speed in a batch, and the reconstruction speed of the three-dimensional image in the second image reconstruction method Can be optimized.
具体的には、第二の画像再構成法を行なう複数のFPGA基板は、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、第二の画像再構成法を行なう複数のFPGA基板は、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。 Specifically, the plurality of FPGA substrates that perform the second image reconstruction method are partial images corresponding to 900 views generated by backprojecting collectively in units of cross sections having the same weighting. Three-dimensional images are respectively synthesized, and a three-dimensional image based on all X-ray intensity distribution data for 900 views is reconstructed. The plurality of FPGA boards that perform the second image reconstruction method sequentially store the generated partial images in a plurality of DDRs included in the FPGA substrate, and sequentially read out the partial images from the plurality of DDRs to synthesize the partial images. To do.
第一の画像再構成法または第二の画像再構成法による画像再構成処理を終了した画像再構成部37は、図10に示すように、システム制御部39の制御に基づいて、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、再構成された断面画像または3次元画像を再構成補助処理部36に送信する。なお、図10に示すように、第一の画像再構成法を行なう複数のFPGAそれぞれは、再構成補助処理部36に搭載される第一の画像再構成法用の複数のCPUそれぞれに対して生成した断層画像を送信する。また、図10に示すように、第二の画像再構成法を行なう複数のFPGA基板は、システム制御部39の制御に基づいて、再構成補助処理部36に搭載される第二の画像再構成法用の1つのCPUに対して3次元画像を送信する。
The
そして、再構成補助処理部36は、図10に示すように画像伝送用I/Fを介して、画像再構成部37から再構成された断面画像または3次元画像を受信し、アーチファクトの補正処理や、操作者の指示に基づく画像処理などの後処理を行なう。なお、画像再構成部37に搭載される第一の画像再構成法用のCPUにおいては、アーチファクトの補正処理ののち、複数の断層画像を合成することで、3次元画像が生成される。
Then, the reconstruction
そして、図11に示すように、再構成補助処理部36に搭載される第一の画像再構成法用の複数のCPUのうち設定された1つのCPUは、システム制御部39の制御に基づいて、複数の断層画像を合成した3次元画像または、当該3次元画像から生成されたレンダリング画像を、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。
Then, as shown in FIG. 11, one set CPU among the plurality of CPUs for the first image reconstruction method mounted on the reconstruction
また、図11に示すように、再構成補助処理部36に搭載される第二の画像再構成法用の1つのCPUは、システム制御部39の制御に基づいて、3次元画像または、当該3次元画像から生成されたレンダリング画像を、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。
As shown in FIG. 11, one CPU for the second image reconstruction method mounted on the reconstruction
そして、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, the image data stored in the
ここで、本実施例におけるX線CT装置にて用いられる高速データ伝送用経路について説明する。「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」における高速データ伝送用経路は、例えば、1GB/secの伝送速度をもつ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, the high-speed data transmission path used in the X-ray CT apparatus in the present embodiment will be described. High-speed data transmission path in “first
さて、本実施例におけるX線CT装置は、第二の画像再構成法によって再構成された3次元画像を後処理して画像記憶部38に格納し、格納した3次元画像を表示部32にて表示するが、第二の画像再構成法によって再構成された3次元画像の格納および表示処理を円滑に実行するために、以下で説明する処理を行なう。
Now, the X-ray CT apparatus in the present embodiment post-processes the three-dimensional image reconstructed by the second image reconstruction method and stores it in the
入力部31は、操作者から再構成設定条件とともに「投影データの収集時における有効視野の直径および体軸方向の長さからなる収集範囲」を受け付けてシステム制御部39に入力する。
The
そして、システム制御部39は、入力された再構成設定条件がコンベンショナルスキャンによる第二の画像再構成法である場合、「第二の画像再構成法」ともに入力された収集範囲に応じて所定のサイズからなる設定立方体枠を設定する。例えば、システム制御部39は、有効視野の直径の大きさに応じて、1辺(X,Y,Zの各軸)の画素数が「32,64,128,256,512,1024」などの32の倍数からなる設定立方体枠を設定する。なお、以下では、図12の(A)に示すように、「512×512×512」の設定立方体枠が設定された場合について説明する。
When the input reconstruction setting condition is the second image reconstruction method based on the conventional scan, the
そして、システム制御部39は、「512×512×512」の設定立方体枠からなる画像データを格納するために必要とされるメモリ量を予め画像記憶部38にて用意しておき、さらに、「512×512×512」の設定立方体枠からなる画像データを表示するために必要とされるメモリ量を予め表示部32にて用意しておく。
Then, the
そして、システム制御部39は、再構成補助処理部36が、画像再構成部37が再構成した第二の再構成法による3次元画像を「512×512×512」の設定立方体枠にはめ込んだうえで画像記憶部38に予め用意されたメモリ空間に格納するように制御する。
Then, the
そして、システム制御部39は、第二の再構成法により再構成された3次元画像の表示要求が入力部31を介して入力された場合、画像記憶部38に格納された「512×512×512」の設定立方体枠にはめ込まれた当該3次元画像を、表示部32に予め容易されたメモリ空間にて表示するように制御する。
When the display request for the three-dimensional image reconstructed by the second reconstruction method is input via the
ここで、システム制御部39が制御する再構成補助処理部36による3次元画像の設定立方体枠へのはめ込み処理について具体的に説明する。
Here, the process of fitting the three-dimensional image into the set cube frame by the reconstruction
システム制御部39は、図12の(B)に示すように、投影データ収集時における有効視野(FOV:Field of view)の直径(FOV径)が体軸方向の長さ(すなわち、Z軸撮影範囲)より大きい第一の場合、当該FOV径が「512×512×512」の設定立方体枠の一辺となるように再構成補助処理部36を制御する。すなわち、システム制御部39は、第一の場合、FOV径を優先した立方体枠に画像再構成部37によって再構成された3次元画像をはめ込むように再構成補助処理部36を制御する。
As shown in FIG. 12B, the
また、システム制御部39は、図12の(C)に示すように、投影データ収集時におけるZ軸撮影範囲がFOV径より大きい第二の場合、当該Z軸撮影範囲が「512×512×512」の設定立方体枠の一辺となるように画像再構成部37を制御する。すなわち、システム制御部39は、第二の場合、Z軸撮影範囲を優先した立方体枠に画像再構成部37によって再構成された3次元画像をはめ込むように再構成補助処理部36を制御する。
Further, as shown in FIG. 12C, the
また、システム制御部39は、投影データ収集時におけるFOV径とZ軸撮影範囲とが一致する場合、「512×512×512」の設定立方体枠に画像再構成部37によって再構成された3次元画像をそのままはめ込むように再構成補助処理部36を制御する。
In addition, when the FOV diameter at the time of projection data collection and the Z-axis imaging range match, the
なお、システム制御部39は、図12の(B)や(C)に示す再構成画像の範囲外(白抜きの部分)に対応する画素に対しては、水のCT値「0」や空気のCT値「−1024」をパディング(Padding)することにより、画像再構成部37によって再構成された3次元画像を設定立方体枠にはめ込むように再構成補助処理部36を制御する。
Note that the
さらに、第二の画像再構成法において用いられる設定立方体枠は、以下に示す場合においても適用される。 Furthermore, the set cube frame used in the second image reconstruction method is also applied in the following cases.
具体的には、上述した第二の場合によって設定立方体枠にはめ込まれた3次元画像を参照した操作者により当該3次元画像の分割表示要求が入力部31を介して入力された場合、システム制御部39は、図13の(A)に示すように、当該分割表示要求にて指定された分割表示中心ポイントが中心となり、FOV径を「512×512×512」の設定立方体枠の一辺とした画像が当該3次元画像から切り取られるように再構成補助処理部36を制御する。すなわち、システム制御部39は、FOV径を優先した立方体枠に画像再構成部37によって再構成された3次元画像を切り取ってはめ込むように再構成補助処理部36を制御する。そして、システム制御部39は、「512×512×512」の設定立方体枠にはめ込まれた分割画像が、表示部32にて表示されるように制御する。
Specifically, when a request for split display of the three-dimensional image is input via the
また、上述した第二の場合によって設定立方体枠にはめ込まれた3次元画像を参照した操作者により当該3次元画像の拡大表示要求が入力部31を介して入力された場合、システム制御部39は、図13の(B)に示すように、当該拡大表示要求にて指定された拡大領域を、当該設定立方体枠まで拡大処理するように再構成補助処理部36を制御する。そして、システム制御部39は、「512×512×512」の設定立方体枠にはめ込まれた拡大画像が、表示部32にて表示されるように制御する。
In addition, when the operator who refers to the 3D image inserted in the setting cube frame in the second case described above inputs an enlarged display request for the 3D image via the
続いて、図14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14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フローチャートである。なお、以下では、投影データ群の画像再構成法に応じた並べ替え処理が第二データ収集部16にて行なわれ、再構成設定条件の変更が行なわれない場合について説明する。
Subsequently, a processing flow of the X-ray CT apparatus in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a flowchart for explaining processing of the X-ray CT apparatus in the present embodiment. Hereinafter, a case will be described in which the rearrangement process according to the image reconstruction method of the projection data group is performed in the second
図14に示すように、本実施例におけるX線CT装置は、操作者から再構成設定条件、収集範囲などを含む撮影条件が、操作者から入力部31を介して入力されて撮影が開始されると(ステップS1401肯定)、第一データ収集部15は、X線検出器14によって検出されたX線強度分布データ群から、投影データ群を生成する(ステップS1402)。
As shown in FIG. 14, in the X-ray CT apparatus according to the present embodiment, imaging conditions including a reconstruction setting condition, a collection range, and the like are input from the operator via the
そして、システム制御部39は、撮影条件に含まれる再構成設定条件が、ヘリカルスキャンによる第一の画像再構成法であるかコンベンショナルスキャンによる第二の画像再構成法かを判定する(ステップS1403)。
Then, the
コンベンショナルスキャンによる第二の画像再構成法である場合(ステップS1404肯定)、システム制御部39は、ステップS1405からステップS1413に至る処理を実行するように各機能ブロックを制御する。
In the case of the second image reconstruction method based on the conventional scan (Yes at Step S1404), the
すなわち、第二データ収集部16は、第一データ収集部15から受信した投影データ群を、ビュー単位に並べ替えて前処理部34に送信する(ステップS1405)。
In other words, the second
そして、前処理部34は、受信したビュー単位の投影データ群を補正処理する(ステップS1406)。なお、前処理部34は、ビュー単位の補正処理済み投影データ群を、投影データ記憶部35に格納する。
The preprocessing
続いて、前処理部34は、投影データ記憶部35に格納したビュー単位の補正処理済み投影データ群を、ビュー単位にて再構成補助処理部36に一括送信する(ステップS1407)。
Subsequently, the preprocessing
そののち、再構成補助処理部36は、受信したビュー単位ごとの補正処理済み投影データ群を一括して前処理し、前処理済み投影データ群を画像再構成部37にビュー単位にて一括送信する(ステップS1408)。
After that, the reconstruction
さらに、画像再構成部37は、一括して受信したビュー単位の前処理済み投影データ群を、第一の再構成法により一括再構成処理し(ステップS1409)、生成した再構成画像(3次元画像)を再構成補助処理部36に送信する(ステップS1410)。
Further, the
そして、再構成補助処理部36は、受信した再構成画像(3次元画像)の後処理を行なう(ステップS1411)。具体的には、再構成補助処理部36は、システム制御部39によって収集範囲から予め設定された設定立方体枠へのはめ込み処理などを行なう。
Then, the reconstruction
続いて、再構成補助処理部36は、後処理済み画像データを画像記憶部38に格納し(ステップS1412)、表示部32は、画像記憶部38に格納された画像データを表示して(ステップS1413)、処理を終了する。
Subsequently, the reconstruction
一方、コンベンショナルスキャンによる第二の画像再構成法でない場合、すなわち、ヘリカルスキャンによる第一の画像再構成法である場合(ステップS1404否定)、システム制御部39は、ステップS1414からステップS1422に至る処理を実行するように各機能ブロックを制御する。
On the other hand, if it is not the second image reconstruction method by the conventional scan, that is, if it is the first image reconstruction method by the helical scan (No at Step S1404), the
すなわち、第二データ収集部16は、第一データ収集部15から受信した投影データ群を、列単位に並べ替えて前処理部34に送信する(ステップS1414)。
That is, the second
そして、前処理部34は、受信した列単位の投影データ群を補正処理する(ステップS1415)。なお、前処理部34は、列単位の補正処理済み投影データ群を、投影データ記憶部35に格納する。
Then, the preprocessing
続いて、前処理部34は、投影データ記憶部35に格納したビュー単位の補正処理済み投影データ群を、列単位にて再構成補助処理部36に分割して送信する(ステップS1416)。
Subsequently, the preprocessing
そののち、再構成補助処理部36は、受信した列単位ごとの補正処理済み投影データ群を並列して前処理し、前処理済み投影データ群を画像再構成部37に列単位にて分割して送信する(ステップS1417)。
After that, the reconstruction
さらに、画像再構成部37は、分割して受信した列単位の前処理済み投影データ群を、第一の再構成法により並列再構成処理し(ステップS1418)、生成した再構成画像(複数の断層画像)を再構成補助処理部36に送信する(ステップS1419)。
Furthermore, the
そして、再構成補助処理部36は、受信した再構成画像(複数の断層画像)の後処理を行なう(ステップS1420)。具体的には、再構成補助処理部36は、複数の断層画像を合成して3次元画像を生成したり、生成した3次元画像からレンダリング画像を生成したりする。
Then, the reconstruction
続いて、再構成補助処理部36は、後処理済み画像データを画像記憶部38に格納し(ステップS1421)、表示部32は、画像記憶部38に格納された画像データを表示して(ステップS1422)、処理を終了する。
Subsequently, the reconstruction
上述してきたように、本実施例では、システム制御部39は、入力部31を介して操作者から再構成設定条件としてヘリカルスキャンによって収集された列単位の投影データから画像を再構成する第一の画像再構成法を受け付けた場合、以下の制御処理を実行する。すなわち、第二データ収集部16は、第一データ収集部15から受信した投影データ群を、列単位に並べ替えて前処理部34に送信し、前処理部34は、受信した列単位の投影データ群を補正処理して列単位の補正処理済み投影データ群を投影データ記憶部35に格納し、投影データ記憶部35に格納したビュー単位の補正処理済み投影データ群を列単位にて再構成補助処理部36に分割して送信する。再構成補助処理部36は、受信した列単位ごとの補正処理済み投影データ群を並列して前処理し、前処理済み投影データ群を画像再構成部37に列単位にて分割して送信し、画像再構成部37は、分割して受信した列単位の前処理済み投影データ群を、第一の再構成法により並列再構成処理し、生成した再構成画像(複数の断層画像)を再構成補助処理部36に送信し、再構成補助処理部36は、受信した再構成画像(複数の断層画像)の後処理を行なって、後処理済み画像データを画像記憶部38に格納し、表示部32は、画像記憶部38に格納された画像データを表示する。
As described above, in this embodiment, the
また、システム制御部39は、入力部31を介して操作者から再構成設定条件としてコンベンショナルスキャンによって収集されたビュー単位の投影データから画像を再構成する第二の画像再構成法を受け付けた場合、以下の制御処理を実行する。すなわち、第二データ収集部16は、第一データ収集部15から受信した投影データ群を、ビュー単位に並べ替えて前処理部34に送信し、前処理部34は、受信したビュー単位の投影データ群を補正処理して、ビュー単位の補正処理済み投影データ群を投影データ記憶部35に格納し、投影データ記憶部35に格納したビュー単位の補正処理済み投影データ群をビュー単位にて再構成補助処理部36に一括送信する。再構成補助処理部36は、受信したビュー単位ごとの補正処理済み投影データ群を一括して前処理し、前処理済み投影データ群を画像再構成部37にビュー単位にて一括送信し、画像再構成部37は、一括して受信したビュー単位の前処理済み投影データ群を、第一の再構成法により一括再構成処理し、生成した再構成画像(3次元画像)を再構成補助処理部36に送信し、再構成補助処理部36は、受信した再構成画像(3次元画像)の後処理を行なって、後処理済み画像データを画像記憶部38に格納し、表示部32は、画像記憶部38に格納された画像データを表示する。これにより、画像再構成法に応じたデータの伝送方式および再構成処理方式を選択することができ、上記の主たる特徴の通り、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化することが可能となる。
In addition, when the
また、並べ替え情報を付与したうえで、補正処理済み投影データ群を格納するので、再構成補助処理部36および画像再構成部37は、並べ替え情報を参照して対応する画像再構成法により画像を再構成することができ、画像再構成法に応じて再構成速度を確実に最適化することが可能となる。また、投影データ記憶部35に格納された補正処理済み投影データ群を並べ替え情報とともに参照することができるので、管理者は、再構成条件を画像再構成法に沿って変更することが可能となる。
In addition, since the rearrangement information is added and the corrected projection data group is stored, the reconstruction
また、本実施例によれば、画像処理用のワークステーションを設置することなく、X線CT装置単体で、2つの画像再構成に対応した画像処理を実行することが可能となる。 In addition, according to the present embodiment, it is possible to execute image processing corresponding to two image reconstructions by a single X-ray CT apparatus without installing a workstation for image processing.
また、第二の画像再構成法によって再構成された3次元画像を格納および表示する際に、予め設定された設定立方体枠を用いるので、複雑なインタフェースを用いることなく、第二の画像再構成法による3次元画像の生成後における格納処理および表示処理を円滑に実行することが可能となる。また、表示された3次元画像を分割表示や拡大表示する場合でも、予め設定された設定立方体枠を用いるので、第二の画像再構成法による3次元画像の生成後における画像処理も円滑に実行することが可能となる。 Further, when storing and displaying a three-dimensional image reconstructed by the second image reconstruction method, a preset cube frame is used, so that the second image reconstruction can be performed without using a complicated interface. It is possible to smoothly execute storage processing and display processing after generating a three-dimensional image by the method. Also, even when the displayed 3D image is divided or enlarged, the preset cube frame is used, so that the image processing after the generation of the 3D image by the second image reconstruction method is executed smoothly. It becomes possible to do.
なお、本実施例では、第一の画像再構成法または第二の画像再構成法を現に入力された再構成設定条件に基づいて実行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、投影データ記憶部35が記憶する複数の補正処理済み投影データ群に付与された並べ替え情報に応じて、複数の補正処理済み投影データ群それぞれに対して、第一の画像再構成法または第二の画像再構成法を並列して実行するように再構成補助処理部36および画像再構成部37をシステム制御部39が制御する場合であってもよい。
In the present embodiment, the case where the first image reconstruction method or the second image reconstruction method is executed based on the currently set reconstruction setting condition has been described. However, the present invention is limited to this. The first image reconstruction is performed for each of the plurality of corrected projection data groups according to the rearrangement information given to the plurality of corrected projection data groups stored in the projection
例えば、システム制御部39は、現時点にてヘリカルスキャンによって投影データ記憶部35に格納された補正処理済み投影データ群に付与された並べ替え情報「ヘリカルスキャン」に応じて、第一の画像再構成法を実行するように再構成補助処理部36および画像再構成部37を制御する。さらに、同時期に、管理者から既にコンベンショナルスキャンによって投影データ記憶部35に格納された補正処理済み投影データ群の画像再構成要求が入力部31を介して入力された場合、第一の画像再構成法と並行して、指定された補正処理済み投影データ群に対して、並べ替え情報「コンベンショナルスキャン」を参照して第二の画像再構成法を実行するように再構成補助処理部36および画像再構成部37を制御する。
For example, the
これにより、X線CT装置単体で、2種類の画像再構成法を最適化された再構成速度にて同時に実行することが可能となる。 As a result, the X-ray CT apparatus alone can simultaneously execute two types of image reconstruction methods at an optimized reconstruction speed.
また、本実施例では、ヘリカルスキャンによって収集された投影データ群を列単位で処理する場合を第一の画像再構成法として説明したが、例えば、64列の検出素子列のみを用いたコンベンショナルスキャンによって収集された投影データ群を列単位で処理する場合を第一の画像再構成法とする場合でも、本発明は適用可能である。 Further, in this embodiment, the case where the projection data group collected by the helical scan is processed in units of columns has been described as the first image reconstruction method. For example, a conventional scan using only 64 detection element columns The present invention can also be applied to the case where the first image reconstruction method is used when the projection data group collected by the above is processed in units of columns.
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群に基づいて画像を再構成する場合に有用であり、特に、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化することに適する。 As described above, the X-ray CT apparatus according to the present invention is useful when reconstructing an image based on a projection data group indicating the intensity distribution of X-rays transmitted through a subject, and in particular, an image reconstruction method. It is suitable to optimize the reconstruction speed according to
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
Claims (10)
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が被検体の体軸方向に沿って複数列配列され、前記X線管から照射され前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記X線管および前記X線検出器を前記被検体の周囲で回転させることにより、異なる投影方向のビューに対応する投影データ群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群に対して補正処理を行なった補正処理済み投影データ群を生成する前処理手段と、
複数のビューの補正処理済み投影データを複数の逆投影処理手段で逆投影し、前記複数の逆投影処理手段の出力データを合成して1つの断面画像を生成する処理を繰り返して異なる位置の断面画像を再構成することにより、前記前処理手段によって生成された前記補正処理済み投影データ群から3次元画像を生成する第一の画像再構成手段と、
1つのビューの補正処理済み投影データを3次元画像の各画素に対して逆投影する処理を畳み込みに用いる重み付けが同一の断面ごとに複数ビュー分繰り返すことにより、前記前処理手段によって生成された前記補正処理済み投影データ群から3次元画像を生成する第二の画像再構成手段と、
を備えることを特徴とするX線CT装置。 An X-ray tube that emits X-rays;
A plurality of detection element arrays each including X-ray detection elements for a plurality of channels are arranged in the body axis direction of the subject , and detects X-rays irradiated from the X-ray tube and transmitted through the subject. A line detector;
By rotating the X-ray tube and the X-ray detector around the subject, a data collection means for collecting the projection data groups corresponding to the different projection directions view,
Pre-processing means for generating a corrected projection data group obtained by performing correction processing on the projection data group collected by the data collecting means;
Cross-sections at different positions are obtained by repeatedly projecting the corrected projection data of a plurality of views by a plurality of back-projection processing means and combining the output data of the plurality of back-projection processing means to generate one cross-sectional image. First image reconstruction means for generating a three-dimensional image from the corrected projection data group generated by the preprocessing means by reconstructing an image;
The process of back-projecting the corrected projection data of one view onto each pixel of the three-dimensional image is repeated for a plurality of views each having the same weight for use in convolution, so that the pre-processing unit generates the projection data. Second image reconstruction means for generating a three-dimensional image from the corrected projection data group;
An X-ray CT apparatus comprising:
X線を照射するX線管と、
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が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列され、前記X線管から照射され前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記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ることにより、前記投影データ群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群に対して補正処理を行なった補正処理済み投影データ群を生成する前処理手段と、
前記前処理手段によって生成された前記補正処理済み投影データ群に対して、逆投影処理を行なうことにより画像を再構成する画像再構成手段と、
前記検出素子列それぞれにおいて検出されたX線に基づく列単位で組み合わされた投影データから画像を再構成する第一の画像再構成法、または、前記X線管から照射されたX線照射方向それぞれにおいて複数の前記検出素子列で検出されたX線に基づくX線照射方向単位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逆投影処理して画像を再構成する第二の画像再構成法のいずれかを再構成設定条件として操作者から受け付けて入力する入力手段と、
前記入力手段によって入力された前記再構成設定条件に応じて、前記投影データ群、および/または、前記補正処理済み投影データ群を、列単位またはX線照射方向単位で並べ替えて分配するように前記データ収集手段、および/または、前記前処理手段を制御し、列単位で分配された補正処理済み投影データ群に対しては前記第一の画像再構成法を並列して実行し、X線照射方向単位で分配された補正処理済み投影データ群に対しては前記第二の画像再構成法を一括して実行するように前記画像再構成手段を制御する制御手段と、
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 a projection data group indicating an intensity distribution of X-rays transmitted through a subject,
An X-ray tube that emits X-rays;
A plurality of detection element arrays each including a plurality of channels of X-ray detection elements are arranged along the body axis direction of the subject, and detects X-rays irradiated from the X-ray tube and transmitted through the subject. An X-ray detector;
Data collection means for collecting the projection data group by rotating the X-ray tube and the X-ray detector around a subject;
Pre-processing means for generating a corrected projection data group obtained by performing correction processing on the projection data group collected by the data collecting means;
Image reconstructing means for reconstructing an image by performing back projection processing on the corrected projection data group generated by the preprocessing means;
A first image reconstruction method for reconstructing an image from projection data combined in units of columns based on X-rays detected in each of the detection element columns, or X-ray irradiation directions irradiated from the X-ray tube, respectively Second image reconstruction in which projection data in units of X-ray irradiation directions based on X-rays detected by a plurality of the detection element arrays in FIG. 3 are back-projected for each section having the same weight used for convolution, thereby reconstructing an image An input means for accepting and inputting one of the methods from the operator as a reconstruction setting condition;
According to the reconstruction setting condition input by the input unit, the projection data group and / or the corrected projection data group are rearranged and distributed in units of columns or X-ray irradiation directions. The data collection means and / or the preprocessing means is controlled, and the first image reconstruction method is executed in parallel on the corrected projection data group distributed in units of columns. Control means for controlling the image reconstruction means to collectively execute the second image reconstruction method for the corrected projection data group distributed in irradiation direction units;
An X-ray CT apparatus comprising:
前記制御手段は、前記データ収集手段、および/または、前記前処理手段によって行なわれた並べ替え処理が列単位であるかX線照射方向単位であるかを示す並べ替え情報を付与したうえで、生成した前記補正処理済み投影データ群を前記投影データ記憶手段に格納するように前記前処理手段を制御し、
前記投影データ記憶手段が記憶する前記補正処理済み投影データ群の表示要求が前記入力手段を介して入力された場合は、対応する前記並べ替え情報を当該補正処理済み投影データ群とともに表示するように制御することを特徴とする請求項2または3に記載のX線CT装置。 A projection data storage unit for storing the corrected projection data group generated by the preprocessing unit;
The control means, after giving rearrangement information indicating whether the rearrangement processing performed by the data collection means and / or the preprocessing means is a column unit or an X-ray irradiation direction unit, Controlling the preprocessing means to store the generated corrected projection data group in the projection data storage means;
When the display request for the corrected projection data group stored in the projection data storage means is input via the input means, the corresponding rearrangement information is displayed together with the corrected projection data group. The X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein the X-ray CT apparatus is controlled.
前記入力手段は、前記再構成設定条件とともに、前記データ収集手段による前記投影データの収集時における有効視野の直径および体軸方向の長さからなる収集範囲を前記操作者から受け付けて入力し、
前記制御手段は、前記入力手段を介して入力された前記再構成設定条件が前記第二の画像再構成法である場合、当該再構成設定条件とともに入力された前記収集範囲に応じて設定した所定のサイズからなる設定立方体枠を設定し、再構成された画像を当該設定立方体枠にはめ込んだうえで前記画像記憶手段に格納するように前記画像再構成手段を制御し
前記画像記憶手段が記憶する画像の表示要求が前記入力手段を介して入力された場合、前記設定立方体枠にてはめ込まれた当該画像を表示するように制御することを特徴とする請求項2〜6のいずれか一つに記載のX線CT装置。 Image storage means for storing the image reconstructed by the image reconstruction means;
The input means accepts and inputs from the operator a collection range consisting of the diameter of the effective field of view and the length in the body axis direction when the projection data is collected by the data collection means together with the reconstruction setting condition,
When the reconstruction setting condition input via the input means is the second image reconstruction method, the control unit sets a predetermined value set according to the collection range input together with the reconstruction setting condition A set cube frame having a size of is set, and the image reconstructing unit is controlled to store the reconstructed image in the set cube frame and then stored in the image storage unit, and the image storage unit stores the image. 7. The control according to claim 2, wherein, when an image display request is input through the input unit, control is performed so as to display the image inserted in the setting cube frame. The X-ray CT apparatus described.
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