JP5535532B2 - X-ray CT system - Google Patents

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Description

本発明は、デュアルエネルギー(dual energy)撮影を行うX線CT(Computed Tomography)装置に関する。   The present invention relates to an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus that performs dual energy imaging.

従来、X線CT装置を用いたデュアルエネルギー撮影による画像診断が知られている。   Conventionally, image diagnosis by dual energy imaging using an X-ray CT apparatus is known.

例えば、X線管電圧を高いX線管電圧と低いX線管電圧とに切り換えながら被検体にX線を照射してスキャン(scan)し、高いX線管電圧による投影データ(projection data)と低いX線管電圧による投影データとを収集する。そして、X線管電圧が異なるこれら2種類の投影データに対して重み付け加減算処理や画像再構成処理を行うことにより、物質弁別が可能な画像など臨床的に価値のある画像を生成する(例えば特許文献1,図4,図6等、特許文献2等参照)。   For example, the X-ray tube voltage is switched between a high X-ray tube voltage and a low X-ray tube voltage, and the subject is scanned by irradiating the subject with X-rays. Collect projection data with low x-ray tube voltage. Then, by performing weighted addition / subtraction processing and image reconstruction processing on these two types of projection data having different X-ray tube voltages, a clinically valuable image such as an image capable of substance discrimination is generated (for example, a patent) (Refer to Document 1, FIG. 4, FIG. 6, etc., and Patent Document 2).

特開2009−095405号公報JP 2009-095405 A US2009/0052612US2009 / 0052612

ところで、X線管のターゲット(target)に形成されるX線焦点領域の大きさや位置は、X線管電圧に応じて微小ながら変化することが知られている。   By the way, it is known that the size and position of the X-ray focal region formed on the target of the X-ray tube changes minutely according to the X-ray tube voltage.

したがって、デュアルエネルギー撮影では、X線管電圧の切換えによってX線焦点領域の大きさや位置が変化し、高いX線管電圧による投影データ収集時と低いX線管電圧による投影データ収集時とで、被検体と照射されるX線ビーム(x-ray beam)との位置関係にずれが生じる。そして、X線管電圧が異なる投影データ同士や再構成画像同士の重み付け加減算処理等に悪影響を及ぼし、被検体の輪郭に誤差が生じるなど、目的とする生成画像の精度が悪くなる。   Therefore, in dual energy imaging, the size and position of the X-ray focal region changes by switching the X-ray tube voltage, and when projection data is collected with a high X-ray tube voltage and when projection data is collected with a low X-ray tube voltage. There is a shift in the positional relationship between the subject and the irradiated X-ray beam. Then, the accuracy of the target generated image is deteriorated, for example, adversely affects the weighting addition / subtraction processing between projection data having different X-ray tube voltages or reconstructed images, and an error occurs in the contour of the subject.

本発明は、上記事情に鑑み、デュアルエネルギー撮影におけるX線管電圧の切換えによって生じるX線焦点領域のずれを補償して、デュアルエネルギー撮影による画像を精度よく得ることができるX線CT装置を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention provides an X-ray CT apparatus capable of compensating for an X-ray focal region shift caused by switching of an X-ray tube voltage in dual energy imaging and accurately obtaining an image by dual energy imaging. The purpose is to do.

なお、特開2008−159317号公報や特開平10−116579号公報には、X線管の電子線の偏向を制御して、X線焦点の位置や寸法を補正するX線管装置が提案されているが、本願発明とは構成を異にするものである。   In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-159317 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-116579, an X-ray tube apparatus is proposed that corrects the position and dimensions of the X-ray focal point by controlling the deflection of the electron beam of the X-ray tube. However, the configuration is different from that of the present invention.

第1の観点では、本発明は、電子発生源とターゲットとを含み、前記電子発生源から放出された電子が前記ターゲットに衝突して形成されるX線焦点領域からX線を放射するX線管と、X線管電圧を切り換えて被検体をデュアルエネルギー撮影することにより、第1のX線管電圧による第1の投影データと前記第1のX線管電圧とは異なる第2のX線管電圧による第2の投影データとを収集するデータ収集手段と、前記第1および第2の投影データを用いて所定の画像を生成する画像生成手段とを備えたX線CT装置であって、前記放出された電子に作用して該電子の進行方向を定める電界または磁界を形成する形成手段と、X線管電圧が前記第1のX線管電圧であるときに前記X線焦点領域の大きさおよび/または位置が所定の状態になる電界または磁界を形成するための前記形成手段の第1の制御条件と、X線管電圧が前記第2のX線管電圧であるときに前記X線焦点領域の大きさおよび/または位置が前記所定の状態と略同じになる電界または磁界を形成するための前記形成手段の第2の制御条件とを記憶する記憶手段と、X線管電圧が前記第1のX線管電圧であるときに前記第1の制御条件にしたがって前記形成手段を制御し、X線管電圧が前記第2のX線管電圧であるときに前記第2の制御条件にしたがって前記形成手段を制御する制御手段とを備えているX線CT装置。   In a first aspect, the present invention relates to an X-ray that includes an electron generation source and a target, and emits X-rays from an X-ray focal region formed by collision of electrons emitted from the electron generation source with the target. By switching the tube and the X-ray tube voltage to perform dual energy imaging of the subject, the first projection data based on the first X-ray tube voltage and the second X-ray different from the first X-ray tube voltage An X-ray CT apparatus comprising: data collection means for collecting second projection data based on a tube voltage; and image generation means for generating a predetermined image using the first and second projection data, Forming means for acting on the emitted electrons to form an electric field or magnetic field for determining the traveling direction of the electrons, and a size of the X-ray focal region when the X-ray tube voltage is the first X-ray tube voltage. And / or position is in a predetermined state A first control condition of the forming means for forming a field or a magnetic field, and a size and / or position of the X-ray focal region when the X-ray tube voltage is the second X-ray tube voltage; Storage means for storing a second control condition of the forming means for forming an electric field or a magnetic field that is substantially the same as a predetermined state; and when the X-ray tube voltage is the first X-ray tube voltage Control means for controlling the forming means in accordance with the first control condition, and for controlling the forming means in accordance with the second control condition when the X-ray tube voltage is the second X-ray tube voltage; Equipped with X-ray CT system.

第2の観点では、本発明は、X線管電圧が前記第1のX線管電圧であるときと前記第2のX線管電圧であるときとにおける前記X線焦点領域の大きさおよび/または位置を特定する情報を取得し、該情報に基づいて前記第1および第2の制御条件を特定する特定手段をさらに備えている上記第1の観点のX線CT装置を提供する。   In a second aspect, the present invention relates to the size of the X-ray focal region when the X-ray tube voltage is the first X-ray tube voltage and when the X-ray tube voltage is the second X-ray tube voltage, and / or Alternatively, there is provided the X-ray CT apparatus according to the first aspect, further comprising specifying means for acquiring information for specifying a position and specifying the first and second control conditions based on the information.

第3の観点では、本発明は、前記データ収集手段が、X線管電圧が前記第1のX線管電圧であるときと前記第2のX線管電圧であるときとにおける所定の被写体の投影データを収集し、前記特定手段が、該収集された投影データのプロファイル(profile)に基づいて前記情報を取得する第2の観点のX線CT装置を提供する。   In a third aspect, the present invention provides the data acquisition means for a predetermined subject when the X-ray tube voltage is the first X-ray tube voltage and when the X-ray tube voltage is the second X-ray tube voltage. A second aspect of the X-ray CT apparatus is provided that collects projection data, and wherein the specifying unit acquires the information based on a profile of the collected projection data.

ここで、「所定の被写体」は、例えば球状や円柱状のファントム(phantom)、X線ビームを成形するコリメータ(collimator)、X線吸収材で構成されるピンホール(pin-hole)等とすることができる。   Here, the “predetermined subject” is, for example, a spherical or cylindrical phantom, a collimator that shapes an X-ray beam, a pinhole made of an X-ray absorber, or the like. be able to.

第4の観点では、本発明は、前記形成手段が、前記電子発生源と前記ターゲットとの間の所定の空間を挟むように配置される複数の電極と、前記複数の電極の各々に電圧を印加して電界を形成する電圧印加手段とを有している上記第1の観点から第3の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。   In a fourth aspect, the present invention relates to a plurality of electrodes arranged so that the forming unit sandwiches a predetermined space between the electron generation source and the target, and a voltage is applied to each of the plurality of electrodes. There is provided an X-ray CT apparatus according to any one of the first to third aspects, comprising voltage application means for applying and forming an electric field.

第5の観点では、本発明は、前記複数の電極が、前記放出された電子を集束するために前記X線管内に内蔵される集束電極である上記第1の観点から第4の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。   In a fifth aspect, the present invention relates to any one of the first to fourth aspects, wherein the plurality of electrodes are focusing electrodes built in the X-ray tube for focusing the emitted electrons. An X-ray CT apparatus according to one aspect is provided.

第6の観点では、本発明は、前記データ収集手段が、X線管電圧を前記第1のX線管電圧と前記第2のX線管電圧とに交互に切り換えながら、少なくともπ+X線ビームファン角(fan angle)の所定ビュー角度分の投影データを収集する上記第1の観点から第5の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。   In a sixth aspect, the present invention relates to at least a π + X-ray beam fan while the data acquisition means switches the X-ray tube voltage between the first X-ray tube voltage and the second X-ray tube voltage alternately. An X-ray CT apparatus according to any one of the first to fifth aspects, which collects projection data for a predetermined view angle of a fan angle is provided.

第7の観点では、本発明は、前記データ収集手段が、X線管電圧を前記第1のX線管電圧にして少なくともπ+X線ビームファン角の所定ビュー角度分の投影データを収集した後、X線管電圧を前記第2のX線管電圧に切り換えて前記所定ビュー角度分の投影データを収集する上記第1の観点から第5の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。   In a seventh aspect, according to the present invention, the data collection unit collects projection data corresponding to a predetermined view angle of at least a π + X-ray beam fan angle by setting an X-ray tube voltage to the first X-ray tube voltage. An X-ray CT apparatus according to any one of the first to fifth aspects, which collects projection data for the predetermined view angle by switching an X-ray tube voltage to the second X-ray tube voltage. To do.

第8の観点では、本発明は、前記画像生成手段が、前記第1の投影データを画像再構成処理して第1の画像を再構成するとともに、前記第2の投影データを画像再構成処理して第2の画像を再構成する再構成手段と、前記第1の画像と前記第2の画像とを第1の重み付けにより重み付け減算処理して第3の画像を得るとともに、前記第1の画像と前記第2の画像とを前記第1の重み付けとは異なる第2の重み付けにより重み付け減算処理して第4の画像を得る重み付け減算手段と、前記第3画像と前記第4の画像とを重み付け加算処理して前記所定の画像を生成する重み付け加算手段とを有している上記第1の観点から第7の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。   In an eighth aspect, the present invention provides the image generating means, which performs image reconstruction processing on the first projection data to reconstruct the first image, and image reconstruction processing on the second projection data. And reconstructing means for reconstructing the second image, weighting and subtracting the first image and the second image with a first weighting to obtain a third image, and the first image A weighted subtracting means for obtaining a fourth image by weighting and subtracting the image and the second image with a second weighting different from the first weighting; and the third image and the fourth image. There is provided an X-ray CT apparatus according to any one of the first to seventh aspects, comprising weighted addition means for performing weighted addition processing to generate the predetermined image.

ここで、「第3の画像」および「第4の画像」は、第1の物質を表す成分が抑制され、第1の物質とは異なる第2の物質を表す成分が強調された画像と、第2の物質を表す成分が抑制され、第1の物質を表す成分が強調された画像とを考えることができる。これらの画像は、物質強調画像、物質密度画像、物質分離画像、あるいは物質弁別画像とも言われる。   Here, the “third image” and the “fourth image” are images in which a component representing the first substance is suppressed and a component representing the second substance different from the first substance is emphasized, An image in which the component representing the second substance is suppressed and the component representing the first substance is emphasized can be considered. These images are also called substance enhancement images, substance density images, substance separation images, or substance discrimination images.

第9の観点では、本発明は、前記画像生成手段が、前記第1の投影データと前記第2の投影データとを第1の重み付けにより重み付け減算処理して第3の投影データを得るとともに、前記第1の投影データと前記第2の投影データとを前記第1の重み付けとは異なる第2の重み付けにより重み付け減算処理して第4の投影データを得る重み付け減算手段と、前記第3の投影データと前記第4の投影データとを重み付け加算処理して第5の投影データを得る重み付け加算手段と、前記第5の投影データを画像再構成処理して前記所定の画像を再構成する再構成手段とを有している上記第1の観点から第7の観点のいずれか一つの観点のX線CT装置を提供する。   In a ninth aspect, according to the present invention, the image generation unit obtains third projection data by performing a weighted subtraction process on the first projection data and the second projection data with a first weight, Weighted subtracting means for obtaining fourth projection data by weighting and subtracting the first projection data and the second projection data with a second weight different from the first weight; and the third projection Weight addition means for obtaining fifth projection data by weighted addition processing of data and the fourth projection data, and reconstruction for reconstructing the predetermined image by image reconstruction processing of the fifth projection data And an X-ray CT apparatus according to any one of the first to seventh aspects.

なお、上記第8の観点および第9の観点における重み付け加算処理および重み付け減算処理は、高次の重み付けによる加算処理および減算処理であってもよい。   The weighting addition process and the weighting subtraction process in the eighth and ninth aspects may be addition processing and subtraction processing by higher-order weighting.

本発明によれば、電子発生源から放出された電子に作用してその進行方向を定める電界や磁界を形成する形成手段を備えており、第1のX線管電圧下においてX線焦点領域の大きさや位置が所定の状態になるような電界または磁界を形成するための形成手段の第1の制御条件と、第2のX線管電圧下においてX線焦点領域の大きさや位置が同じ所定の状態になるような電界または磁界を形成するための形成手段の第2の制御条件とを記憶しておき、X線管電圧が第1のX線管電圧であるときに第1の制御条件にしたがって形成手段を制御し、X線管電圧が第2のX線管電圧であるときに第2の制御条件にしたがって形成手段を制御するので、X線管電圧が切り換わってもX線焦点領域の大きさや位置を同じ状態に保持することができ、デュアルエネルギー撮影におけるX線管電圧の切換えによって生じるX線焦点領域のずれを補償して、デュアルエネルギー撮影による画像を精度よく得ることができるX線CT装置を実現することができる。   According to the present invention, there is provided a forming means for forming an electric field or a magnetic field that acts on electrons emitted from an electron generation source to determine the traveling direction thereof, and the X-ray focal region has an X-ray focal region under a first X-ray tube voltage. The first control condition of the forming means for forming the electric field or the magnetic field so that the size and position are in a predetermined state and the predetermined X-ray focal region size and position are the same under the second X-ray tube voltage. The second control condition of the forming means for forming the electric field or magnetic field to be in a state is stored, and when the X-ray tube voltage is the first X-ray tube voltage, the first control condition is set. Therefore, since the forming means is controlled and the forming means is controlled according to the second control condition when the X-ray tube voltage is the second X-ray tube voltage, the X-ray focal region is changed even if the X-ray tube voltage is switched. The size and position of the To compensate for deviation of the X-ray focal region caused by switching the X-ray tube voltage in the energy photographing, it is possible to realize an X-ray CT apparatus in which the image can be obtained accurately by dual energy imaging.

第一実施形態に係るX線CT装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the X-ray CT apparatus which concerns on 1st embodiment. X線管、コリメータ、およびX線検出器の構成と位置関係を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure and positional relationship of an X-ray tube, a collimator, and an X-ray detector. X線管の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of an X-ray tube. X線管電圧に応じてX線焦点領域が変化する様子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a mode that an X-ray focus area | region changes according to an X-ray tube voltage. 第一実施形態のX線CT装置における処理の流れを示すフローチャート(flowchart)である。It is a flowchart (flowchart) which shows the flow of a process in the X-ray CT apparatus of 1st embodiment. X線焦点制御設定校正処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a X-ray focus control setting calibration process. ファントムの投影データ収集を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the projection data collection of a phantom. デュアルエネルギー撮影の第1の方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st method of dual energy imaging | photography. デュアルエネルギー撮影の第2の方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd method of dual energy imaging | photography. 上記第1の方法によるデュアルエネルギー撮影におけるX線管電圧と第1および第2の集束電極に印加する電圧のビュー角度(view angle)に対する変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change with respect to the view angle (view angle) of the X-ray tube voltage in the dual energy imaging | photography by the said 1st method, and the voltage applied to the 1st and 2nd focusing electrode. 上記第2の方法によるデュアルエネルギー撮影におけるX線管電圧と第1および第2の集束電極に印加する電圧のビュー角度に対する変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change with respect to the view angle of the X-ray tube voltage in the dual energy imaging | photography by the said 2nd method, and the voltage applied to the 1st and 2nd focusing electrode. 画像生成処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of an image generation process. 画像生成処理を概念的に示す図である。It is a figure which shows an image generation process notionally. 画像生成処理の他の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of an image generation process. X線管電圧に応じて位置だけが変化するX線焦点領域を示す図である。It is a figure which shows the X-ray focal area | region from which only a position changes according to an X-ray tube voltage. X線管電圧に応じて大きさだけが変化するX線焦点領域を示す図である。It is a figure which shows the X-ray focus area | region from which only a magnitude | size changes according to an X-ray tube voltage.

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Note that the present invention is not limited thereby.

(第一実施形態)
図1は、第一実施形態に係るX線CT装置の構成を概略的に示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the X-ray CT apparatus according to the first embodiment.

X線CT装置100は、操作コンソール(console)1と、撮影テーブル(table)10と、走査ガントリ(gantry)20とを具備している。   The X-ray CT apparatus 100 includes an operation console 1, an imaging table 10, and a scanning gantry 20.

操作コンソール1は、操作者からの入力を受け付ける入力装置2と、デュアルエネルギー撮影を行うための各部の制御や画像を生成するためのデータ処理等を行う中央処理装置3と、走査ガントリ20で取得したデータを収集するデータ収集バッファ(buffer)5と、画像を表示するモニタ(monitor)6と、プログラム(program)やデータ等を記憶する記憶装置7とを具備している。   The operation console 1 is acquired by an input device 2 that receives input from an operator, a central processing unit 3 that performs control of each unit for performing dual energy imaging, data processing for generating an image, and the like, and a scanning gantry 20. A data collection buffer (buffer) 5 that collects the data, a monitor 6 that displays an image, and a storage device 7 that stores a program, data, and the like.

撮影テーブル10は、被検体40を載せて走査ガントリ20の開口部Bに入れ出しするクレードル(cradle)12を具備している。クレードル12は、撮影テーブル10に内蔵するモータ(motor)で昇降および水平直線移動される。なお、ここでは、被検体40の体軸方向すなわちクレードル12の直線移動方向をz方向、鉛直方向をy方向、z方向およびy方向に垂直な水平方向をx方向とする。   The imaging table 10 includes a cradle 12 on which the subject 40 is placed and put into and out of the opening B of the scanning gantry 20. The cradle 12 is moved up and down and horizontally moved by a motor built in the imaging table 10. Here, the body axis direction of the subject 40, that is, the linear movement direction of the cradle 12 is the z direction, the vertical direction is the y direction, and the horizontal direction perpendicular to the z direction and the y direction is the x direction.

走査ガントリ20は、回転部15と、回転部15を回転可能に支持する本体部20aとを有する。回転部15には、X線管21と、X線管21を制御するX線コントローラ(controller)22と、X線管21から発生したX線ビーム81をコリメート(collimate)して、所定のファン角およびコーン角を有するX線ビーム81を成形するコリメータ23と、被検体40を透過したX線ビーム81を検出するX線検出器24と、X線検出器24の出力を投影データに変換して収集するDAS(Data Acquisition System)(データ収集装置ともいう)25と、X線コントローラ22,コリメータ23,DAS25の制御を行う回転部コントローラ26とが搭載される。本体部20aは、制御信号などを操作コンソール1や撮影テーブル10と通信する制御コントローラ29を具備する。回転部15と本体部20aとは、スリップリング(slip ring)30を介して電気的に接続されている。   The scanning gantry 20 includes a rotating unit 15 and a main body 20a that rotatably supports the rotating unit 15. The rotating unit 15 collimates the X-ray tube 21, the X-ray controller 22 that controls the X-ray tube 21, and the X-ray beam 81 generated from the X-ray tube 21, and a predetermined fan A collimator 23 for forming an X-ray beam 81 having an angle and a cone angle; an X-ray detector 24 for detecting the X-ray beam 81 transmitted through the subject 40; and an output of the X-ray detector 24 is converted into projection data. A DAS (Data Acquisition System) 25 (also referred to as a data acquisition device) that collects the data, an X-ray controller 22, a collimator 23, and a rotating unit controller 26 that controls the DAS 25 are mounted. The main body 20 a includes a control controller 29 that communicates control signals and the like with the operation console 1 and the imaging table 10. The rotating part 15 and the main body part 20 a are electrically connected via a slip ring 30.

図2は、X線管、コリメータ、およびX線検出器の構成と位置関係を概略的に示す図である。   FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration and positional relationship of the X-ray tube, collimator, and X-ray detector.

X線管21、コリメータ23およびX線検出器24は、回転部15の所定の基部に支持されて図示のような位置関係を維持している。すなわち、X線管21とX線検出器24とは、走査ガントリ20の開口部Bを挟んで相対向して配置され、またコリメータ23は、X線管21と開口部Bとの間に配置されている。   The X-ray tube 21, the collimator 23, and the X-ray detector 24 are supported by a predetermined base portion of the rotating unit 15 and maintain a positional relationship as illustrated. That is, the X-ray tube 21 and the X-ray detector 24 are disposed to face each other with the opening B of the scanning gantry 20 interposed therebetween, and the collimator 23 is disposed between the X-ray tube 21 and the opening B. Has been.

X線管21は、図2に示すように、陰極スリーブ(cathode sleeve)21sと、z方向の軸を回転軸として回転可能に支持されるターゲット電極21tとをハウジング(housing)21hに収容した構造を有している。   As shown in FIG. 2, the X-ray tube 21 has a structure in which a cathode sleeve (cathode sleeve) 21 s and a target electrode 21 t that is rotatably supported around an axis in the z direction are accommodated in a housing 21 h. have.

図3は、X線管の要部を示す図である。陰極スリーブ21sは、陰極フィラメント(cathode
filament)21c、第1の集束電極21aおよび第2の集束電極21bを内蔵している。陰極フィラメント21cとターゲット電極21tは、z方向において相対向するように所定の間隔を置いて配置されている。また、第1および第2の集束電極21a,21bは、陰極フィラメント21cとターゲット電極21tとの間の所定の空間をx方向において挟むようにそれぞれ配置されている。
FIG. 3 is a view showing a main part of the X-ray tube. The cathode sleeve 21s has a cathode filament (cathode
filament) 21c, first focusing electrode 21a and second focusing electrode 21b. The cathode filament 21c and the target electrode 21t are arranged at a predetermined interval so as to face each other in the z direction. Further, the first and second focusing electrodes 21a and 21b are respectively arranged so as to sandwich a predetermined space between the cathode filament 21c and the target electrode 21t in the x direction.

陰極フィラメント21c、第1の集束電極21a、第2の集束電極21b、およびターゲット電極21tは、X線コントローラ22と接続されている。そして、陰極フィラメント21cとターゲット電極21tとの間にX線管電圧Vが掛かるように、陰極フィラメント21cには電圧Ecが印加され、ターゲット電極21tには電圧Etが印加される。第1および第2の集束電極21a,21bにはそれぞれ電圧Ea,Ebが印加される。陰極フィラメント21cにて放出された熱電子は、X線管電圧Vによりターゲット電極21t側に加速されるとともに、電圧Ea,Ebが印加された第1および第2の集束電極21a,21bにより形成される電界による作用を受けてz方向に伸びるビーム状に集束され、図3に示すような電子ビーム(electron beam)70となる。電子ビーム70は、回転するターゲット電極21tに衝突してX線焦点領域fを形成し、X線焦点領域fからX線が放射される。   The cathode filament 21c, the first focusing electrode 21a, the second focusing electrode 21b, and the target electrode 21t are connected to the X-ray controller 22. The voltage Ec is applied to the cathode filament 21c and the voltage Et is applied to the target electrode 21t so that the X-ray tube voltage V is applied between the cathode filament 21c and the target electrode 21t. Voltages Ea and Eb are applied to the first and second focusing electrodes 21a and 21b, respectively. The thermoelectrons emitted from the cathode filament 21c are accelerated by the X-ray tube voltage V toward the target electrode 21t, and are formed by the first and second focusing electrodes 21a and 21b to which the voltages Ea and Eb are applied. 3 is focused into a beam extending in the z direction under the action of the electric field, resulting in an electron beam 70 as shown in FIG. The electron beam 70 collides with the rotating target electrode 21t to form an X-ray focal region f, and X-rays are emitted from the X-ray focal region f.

X線管電圧Vは可変であり、ここでは、デュアルエネルギー撮影を行う際に、X線管電圧Vを、相対的に高い第1のX線管電圧V1と相対的に低い第2のX線管電圧V2とに切り換える。第1および第2のX線管電圧V1,V2は、それぞれ例えば140〔kV〕、80〔kV〕とする。   The X-ray tube voltage V is variable. Here, when performing dual energy imaging, the X-ray tube voltage V is set to a relatively low first X-ray tube voltage V1 and a relatively low second X-ray. Switch to tube voltage V2. The first and second X-ray tube voltages V1 and V2 are, for example, 140 [kV] and 80 [kV], respectively.

X線焦点領域fの大きさや位置は、第1および第2の集束電極21a,21bに印加する電圧Ea,Ebに変化がなくても、X線管電圧Vが変化すると僅かに変化することが知られている。ここでは、X線管電圧Vに応じてX線焦点領域fの大きさおよび位置がx方向に変化する場合を想定する。   Even if there is no change in the voltages Ea and Eb applied to the first and second focusing electrodes 21a and 21b, the size and position of the X-ray focal region f may change slightly when the X-ray tube voltage V changes. Are known. Here, it is assumed that the size and position of the X-ray focal region f change in the x direction according to the X-ray tube voltage V.

図4は、X線管電圧に応じてX線焦点領域が変化する様子の一例を示す図であり、図4(a)は、X線管21の要部をy方向に見た図、図4(b)は、同要部をz方向に見た図である。例えば、図4に示すように、X線管電圧Vが第1のX線管電圧V1のときには、このとき形成される電子ビーム71の衝突により、ターゲット電極21t上に、x方向の幅d1のX線焦点領域f1が形成される。一方、X線管電圧Vが第2のX線管電圧V2のときには、このとき形成される電子ビーム72の衝突により、ターゲット電極21t上に、x方向の幅がd1より大きいd2であり、その位置がX線焦点領域f1からx方向に距離d3だけずれているX線焦点領域f2が形成される。   FIG. 4 is a diagram showing an example of how the X-ray focal region changes in accordance with the X-ray tube voltage, and FIG. 4A is a diagram in which the main part of the X-ray tube 21 is viewed in the y direction. 4 (b) is a view of the main part when viewed in the z direction. For example, as shown in FIG. 4, when the X-ray tube voltage V is the first X-ray tube voltage V1, the x-direction width d1 is formed on the target electrode 21t by the collision of the electron beam 71 formed at this time. An X-ray focal region f1 is formed. On the other hand, when the X-ray tube voltage V is the second X-ray tube voltage V2, due to the collision of the electron beam 72 formed at this time, the width in the x direction is d2 larger than d1 on the target electrode 21t. An X-ray focal region f2 whose position is shifted from the X-ray focal region f1 in the x direction by a distance d3 is formed.

X線検出器24は、図2に示すように、X線検出素子24aをチャネル(channel)方向CHに複数個配列してなる検出素子列をz方向に複数列配設してなる多列X線検出器である。ここでは、チャネル数を1000、列数を64とし、チャネル番号1〜1000および列番号1〜64を図のように付す。   As shown in FIG. 2, the X-ray detector 24 is a multi-row X formed by arranging a plurality of detection element arrays in the z direction by arranging a plurality of X-ray detection elements 24a in the channel direction CH. It is a line detector. Here, the number of channels is 1000, the number of columns is 64, and channel numbers 1 to 1000 and column numbers 1 to 64 are given as shown in the figure.

コリメータ23は、図2に示すように、2本の円柱状の遮蔽棒23a、23bと、2枚の直方形状の遮蔽板23c、23dを有する。遮蔽棒23aと23bは、その長手方向がx方向に一致する向きで、z方向に所定の間隔を持って配置されている。また、遮蔽板23cと23dは、その長手方向がz方向に一致する向きで、x方向に所定の間隔を置いて配置されている。ここでは、z方向の負側(図2の手前側)の遮蔽棒を23a、z方向の正側(図2の遠方側)の遮蔽棒を23bとし、x方向の負側(図2の左側)の遮蔽板を23c、x方向の正側(図2の右側)の遮蔽板を23dとする。このような位置関係にある遮蔽棒23a、23bおよび遮蔽板23c、23dにより、X線を通過させるスリット(slit)Sが形成される。   As shown in FIG. 2, the collimator 23 includes two cylindrical shielding bars 23a and 23b and two rectangular shielding plates 23c and 23d. The shielding rods 23a and 23b are arranged with a predetermined interval in the z direction so that the longitudinal direction thereof coincides with the x direction. Further, the shielding plates 23c and 23d are arranged at a predetermined interval in the x direction with the longitudinal direction thereof coinciding with the z direction. Here, the shielding rod on the negative side in the z direction (front side in FIG. 2) is 23a, the shielding rod on the positive side in the z direction (far side in FIG. 2) is 23b, and the negative side in the x direction (left side in FIG. 2). ) Is 23c, and the positive (right side in FIG. 2) shielding plate in the x direction is 23d. A slit S for allowing X-rays to pass through is formed by the shielding rods 23a and 23b and the shielding plates 23c and 23d having such a positional relationship.

遮蔽棒23aと23bとは、遮蔽棒の長手方向に伸びる偏心軸を回動軸として回動可能に所定の基部に支持されており、遮蔽棒23a、23bの回動軸には、不図示のコリメータ制御モータの出力軸が連結されている。かかる構成により、コリメータ制御モータを独立に駆動させ、遮蔽棒23a、23bを回動させることで、遮蔽棒23a、23bはその平行を保ったままスリットSの位置やz方向の幅を制御することができる。   The shielding rods 23a and 23b are supported by a predetermined base so as to be rotatable with an eccentric shaft extending in the longitudinal direction of the shielding rod as a rotation axis, and the rotation shafts of the shielding rods 23a and 23b are not illustrated. The output shaft of the collimator control motor is connected. With this configuration, the collimator control motor is driven independently and the shielding rods 23a and 23b are rotated to control the position of the slit S and the width in the z direction while the shielding rods 23a and 23b remain parallel. Can do.

なお、コリメータ23の上記の構成は一例であり、スリットSの位置や幅が調整可能なものであればどのような構成であってもよい。   The above-described configuration of the collimator 23 is an example, and any configuration may be used as long as the position and width of the slit S can be adjusted.

上記のような構成により、X線管21のX線焦点領域fから放射されたX線ビーム81が、コリメータ23が形成するスリットSを通過することによって、所定のコーン角(cone angle)およびファン角を有する扇状のX線ビーム81が成形される。そして、クレードル12に載置され開口部Bに搬送された被検体40を透過したX線ビーム81がX線検出器24にて検出される。   With the above-described configuration, the X-ray beam 81 emitted from the X-ray focal region f of the X-ray tube 21 passes through the slit S formed by the collimator 23, so that a predetermined cone angle and a fan are set. A fan-shaped X-ray beam 81 having a corner is formed. The X-ray detector 81 detects the X-ray beam 81 transmitted through the subject 40 placed on the cradle 12 and transported to the opening B.

なお、走査ガントリ20は、本発明におけるデータ収集手段の一例である。X線管21の第1および第2の集束電極21a,21b、およびX線コントローラ22は、本発明における形成手段の一例である。また、中央処理装置3は、本発明における画像生成手段、制御手段、特定手段、再構成手段、重み付け減算手段、および重み付け加算手段の一例であり、所定のプログラムを実行することにより、これらの手段として機能する。   The scanning gantry 20 is an example of data collection means in the present invention. The first and second focusing electrodes 21a and 21b of the X-ray tube 21 and the X-ray controller 22 are examples of forming means in the present invention. The central processing unit 3 is an example of an image generation unit, a control unit, a specifying unit, a reconstruction unit, a weighting subtraction unit, and a weighting addition unit in the present invention, and these units are executed by executing a predetermined program. Function as.

これより、第一実施形態のX線CT装置における処理の流れについて説明する。   Hereafter, the flow of processing in the X-ray CT apparatus of the first embodiment will be described.

図5は、第一実施形態のX線CT装置における処理の流れを示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing the flow of processing in the X-ray CT apparatus of the first embodiment.

ステップ(step)S1では、X線焦点制御設定の校正を行う。(以下、この処理をX線焦点制御設定校正処理という)。このX線焦点制御設定校正処理の詳細については、後ほど図6および図7を参照して説明する。   In step S1, the X-ray focus control setting is calibrated. (Hereinafter, this processing is referred to as X-ray focus control setting calibration processing). Details of the X-ray focus control setting calibration process will be described later with reference to FIGS.

ステップS2では、X線焦点制御によるデュアルエネルギー撮影を実施する。このX線焦点制御によるデュアルエネルギー撮影の詳細については、後ほど図8〜図11を参照して説明する。   In step S2, dual energy imaging by X-ray focus control is performed. Details of the dual energy imaging by the X-ray focus control will be described later with reference to FIGS.

ステップS3では、画像生成処理を行って、ステップS2のデュアルエネルギー撮影により得られた投影データを用いて所定の画像を生成する。この画像生成処理の詳細については、後ほど図12〜図14を参照して説明する。   In step S3, an image generation process is performed to generate a predetermined image using the projection data obtained by the dual energy imaging in step S2. Details of this image generation processing will be described later with reference to FIGS.

ステップS4では、ステップS3にて生成された画像をモニタに表示する。   In step S4, the image generated in step S3 is displayed on the monitor.

これより、X線焦点制御設定校正処理(S1)の詳細について説明する。なお、ここでは、X線管電圧Vが第1のX線管電圧V1であるときに第1の集束電極21aに印加すべき設定電圧Ea1と、第2の集束電極21bに印加すべき設定電圧Eb1には、それぞれ所定の電圧値がプリセット(preset)されている。同様に、X線管電圧が第2のX線管電圧V2であるときに第1の集束電極21aに印加すべき設定電圧Ea2と、第2の集束電極21bに印加すべき設定電圧Eb2には、それぞれ所定の電圧値がプリセットされている。そして、これらを設定電圧は、記憶装置7またはX線コントローラ22のメモリ(memory)に記憶されている。   The details of the X-ray focus control setting calibration process (S1) will now be described. Here, when the X-ray tube voltage V is the first X-ray tube voltage V1, the setting voltage Ea1 to be applied to the first focusing electrode 21a and the setting voltage to be applied to the second focusing electrode 21b. Each of Eb1 is preset with a predetermined voltage value. Similarly, when the X-ray tube voltage is the second X-ray tube voltage V2, the setting voltage Ea2 to be applied to the first focusing electrode 21a and the setting voltage Eb2 to be applied to the second focusing electrode 21b are: Each of the predetermined voltage values is preset. These set voltages are stored in the memory 7 or the memory of the X-ray controller 22.

図6は、X線焦点制御設定校正処理の一例を示すフローチャートである。また、図7は、ファントムの投影データ収集を説明するための図である。   FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the X-ray focus control setting calibration process. FIG. 7 is a diagram for explaining the projection data collection of the phantom.

ステップS11では、図7(a)に示すように、球状のファントム41を開口部B内の撮影空間に配置すべくクレードル12の上に載置する。このとき、ファントム41の中心がアイソセンタ(iso-center)IC上に位置するようにする。なお、X線管電圧Vの切換えによってX線焦点領域fの大きさあるいは位置が変化する方向のうち、その変化を検出したい方向が一方向である場合には、円柱状のファントムをその柱軸が検出したい方向と垂直になるように載置してもよい。   In step S11, as shown in FIG. 7A, the spherical phantom 41 is placed on the cradle 12 so as to be placed in the photographing space in the opening B. At this time, the center of the phantom 41 is positioned on the iso-center IC. When the direction in which the size or position of the X-ray focal region f changes by switching the X-ray tube voltage V is to be detected in one direction, the cylindrical phantom is attached to the column axis. May be placed perpendicular to the direction to be detected.

ステップS12では、X線管21が搭載された回転部15を停止した状態で、X線管電圧Vを第1のX線管電圧V1にし、第1および第2の集束電極21a,21bに、設定電圧Ea1と設定電圧Eb1とをそれぞれ印加する。この状態で図7(a)に示すように、X線焦点領域f1からX線ビーム81をファントム41に照射し、その透過X線をX線検出器24で検出して1ビュー分の投影データを例えば1スライス(slice)分(検出器列1列分)収集する。   In step S12, the X-ray tube voltage V is changed to the first X-ray tube voltage V1 in a state where the rotating unit 15 on which the X-ray tube 21 is mounted is stopped, and the first and second focusing electrodes 21a and 21b are A set voltage Ea1 and a set voltage Eb1 are applied. In this state, as shown in FIG. 7A, the phantom 41 is irradiated with the X-ray beam 81 from the X-ray focal region f1, the transmitted X-ray is detected by the X-ray detector 24, and projection data for one view. Are collected for one slice (one detector row).

ステップS13では、図7(b)に示すように、ステップS12で収集された投影データのチャネル方向CHに対する信号強度Dのプロファイルp1において、エッジ(edge)に対応するエッジチャネル番号a1,b1を求める。ここで、エッジチャネル番号a1はチャネル番号1番寄りのエッジに対応するチャネル番号、エッジチャネル番号b1はチャネル番号1000番寄りのエッジに対応するチャネル番号である。この場合、図7(a)に示すように、エッジチャネル番号a1は、X線管電圧Vが第1のX線管電圧V1であるときのX線焦点領域f1のx方向におけるチャネル番号1000番寄りの一端を通り、ファントム41のチャネル番号1番側で外接する接線とX線検出器24との交点に対応する。また、エッジチャネル番号b1は、X線焦点領域f1のx方向におけるチャネル番号1番寄りの他端を通り、ファントム41のチャネル番号1000番側で外接する接線とX線検出器24との交点に対応する。したがって、エッジチャネル番号a1,b1は、X線焦点領域f1のx方向における両端の位置を反映している。   In step S13, as shown in FIG. 7B, the edge channel numbers a1 and b1 corresponding to the edges are obtained in the profile p1 of the signal intensity D with respect to the channel direction CH of the projection data collected in step S12. . Here, the edge channel number a1 is a channel number corresponding to the edge closer to the channel number 1, and the edge channel number b1 is a channel number corresponding to the edge closer to the channel number 1000. In this case, as shown in FIG. 7A, the edge channel number a1 is the channel number 1000 in the x direction of the X-ray focal region f1 when the X-ray tube voltage V is the first X-ray tube voltage V1. It corresponds to the intersection of the X-ray detector 24 and a tangent line that passes through one end of the side and circumscribes on the channel number 1 side of the phantom 41. The edge channel number b1 passes through the other end of the X-ray focal region f1 near the channel number 1 in the x direction, and is at the intersection of the tangent line circumscribed on the channel number 1000 side of the phantom 41 and the X-ray detector 24. Correspond. Therefore, the edge channel numbers a1 and b1 reflect the positions of both ends in the x direction of the X-ray focal region f1.

ステップS14では、X線管21が搭載された回転部15を停止した状態で、X線管電圧Vを第2のX線管電圧V2にし、第1および第2の集束電極21a,21bに、設定電圧Ea2と設定電圧Eb2とをそれぞれ印加する。この状態で図7(a)に示すように、X線焦点領域f2からX線ビーム81をファントム41に照射し、その透過X線をX線検出器24で検出して1ビュー分の投影データを例えば1スライス分収集する。   In step S14, the X-ray tube voltage V is changed to the second X-ray tube voltage V2 in a state in which the rotating unit 15 on which the X-ray tube 21 is mounted is stopped, and the first and second focusing electrodes 21a and 21b are A set voltage Ea2 and a set voltage Eb2 are applied. In this state, as shown in FIG. 7A, the phantom 41 is irradiated with the X-ray beam 81 from the X-ray focal region f2, the transmitted X-ray is detected by the X-ray detector 24, and projection data for one view. For example, one slice is collected.

ステップS15では、図7(b)に示すように、ステップS14で収集された投影データのチャネル方向CHに対する信号強度Dのプロファイルp2において、エッジに対応するエッジチャネル番号a2,b2を求める。ここで、エッジチャネル番号a2はチャネル番号1番寄りのエッジに対応するチャネル番号、エッジチャネル番号b2はチャネル番号1000番寄りのエッジに対応するチャネルである。この場合、図7(a)に示すように、エッジチャネル番号a2は、X線管電圧Vが第2のX線管電圧V2であるときのX線焦点領域f2のx方向におけるチャネル番号1000番寄りの一端を通り、ファントム41のチャネル番号1番側で外接する接線とX線検出器24との交点に対応する。また、エッジチャネル番号b2は、X線焦点領域f2のx方向におけるチャネル番号1番寄りの他端を通り、ファントム41のチャネル番号1000番側で外接する接線とX線検出器24との交点に対応する。したがって、エッジチャネル番号a2,b2は、X線焦点領域f2のx方向における両端の位置を反映している。   In step S15, as shown in FIG. 7B, edge channel numbers a2 and b2 corresponding to the edges are obtained in the profile p2 of the signal intensity D with respect to the channel direction CH of the projection data collected in step S14. Here, the edge channel number a2 is a channel number corresponding to the edge closer to the channel number 1, and the edge channel number b2 is a channel corresponding to the edge closer to the channel number 1000. In this case, as shown in FIG. 7A, the edge channel number a2 is the channel number 1000 in the x direction of the X-ray focal region f2 when the X-ray tube voltage V is the second X-ray tube voltage V2. It corresponds to the intersection of the X-ray detector 24 and a tangent line that passes through one end of the side and circumscribes on the channel number 1 side of the phantom 41. The edge channel number b2 passes through the other end of the X-ray focal region f2 near the channel number 1 in the x direction, and intersects the tangent line circumscribed on the channel number 1000 side of the phantom 41 and the X-ray detector 24. Correspond. Therefore, the edge channel numbers a2 and b2 reflect the positions of both ends in the x direction of the X-ray focal region f2.

ステップS16では、エッジチャネル番号a1とa2との差分が所定の基準値ε1より小さく、かつ、エッジチャネル番号b1とb2との差分が所定の基準値ε2より小さいかを判定する。そして、当該条件を満たすと判定された場合には、X線焦点領域f1とX線焦点領域f2との大きさおよび位置のずれが許容範囲内であるとみなし、X線焦点制御設定校正処理を終了する。一方、当該条件を満たさないと判定された場合には、ステップS17に進み、エッジチャネル番号a1とa2との差分またはエッジチャネル番号b1とb2との差分が小さくなるように、設定電圧Ea2およびEb2の少なくとも一方に微小電圧ΔEだけ加減算して設定電圧Ea2およびEb2を更新する。そして、ステップS14に戻る。   In step S16, it is determined whether the difference between the edge channel numbers a1 and a2 is smaller than a predetermined reference value ε1, and whether the difference between the edge channel numbers b1 and b2 is smaller than a predetermined reference value ε2. When it is determined that the condition is satisfied, the size and position deviation between the X-ray focal region f1 and the X-ray focal region f2 is considered to be within an allowable range, and the X-ray focal point control setting calibration process is performed. finish. On the other hand, if it is determined that the condition is not satisfied, the process proceeds to step S17, and the set voltages Ea2 and Eb2 are set so that the difference between the edge channel numbers a1 and a2 or the difference between the edge channel numbers b1 and b2 becomes small. The set voltages Ea2 and Eb2 are updated by adding / subtracting the minute voltage ΔE to / from at least one of them. Then, the process returns to step S14.

X線焦点制御設定校正処理を終了した時点における設定電圧Ea1,Eb1は、本発明
の第1の制御条件の一例であり、同時点における設定電圧Ea2,Eb2は、本発明の第2の制御条件の一例である。
The set voltages Ea1 and Eb1 at the time when the X-ray focus control setting calibration process is completed are an example of the first control condition of the present invention, and the set voltages Ea2 and Eb2 at the same point are the second control condition of the present invention. It is an example.

なお、ファントム41を載置する代わりに、コリメータ23の遮蔽板23c、23dの間の幅を狭くしてこれら遮蔽板のエッジに対応するチャネル番号を検出するようにしてもよい。あるいは、ファントム41を載置する代わりに、xy面方向の断面がx方向に長手方向を有する長方形となる板状の遮蔽板を載置して、その遮蔽板のエッジに対応するチャネル番号を検出するようにしてもよい。また、X線焦点領域f1とX線焦点領域f2との大きさおよび位置のずれを許容範囲内にするために、X線管電圧V2のときの設定電圧Ea2およびEb2の代わりに、X線管電圧V1のときの設定電圧Ea1およびEb1を調整してもよいし、X線管電圧V1,V2の設定電圧の両方を調整してもよい。   Instead of placing the phantom 41, the width between the shielding plates 23c and 23d of the collimator 23 may be narrowed to detect channel numbers corresponding to the edges of these shielding plates. Alternatively, instead of placing the phantom 41, a plate-shaped shielding plate whose cross section in the xy plane has a longitudinal direction in the x direction is placed, and a channel number corresponding to the edge of the shielding plate is detected. You may make it do. Further, in order to make the displacement of the size and position between the X-ray focal region f1 and the X-ray focal region f2 within an allowable range, an X-ray tube is used instead of the set voltages Ea2 and Eb2 at the X-ray tube voltage V2. The set voltages Ea1 and Eb1 at the voltage V1 may be adjusted, or both the set voltages of the X-ray tube voltages V1 and V2 may be adjusted.

次に、X線焦点制御によるデュアルエネルギー撮影(S2)の詳細について説明する。   Next, details of dual energy imaging (S2) by X-ray focus control will be described.

図8は、デュアルエネルギー撮影の第1の方法を説明するための図であり、図9は、デュアルエネルギー撮影の第2の方法を説明するための図である。   FIG. 8 is a diagram for explaining a first method of dual energy imaging, and FIG. 9 is a diagram for explaining a second method of dual energy imaging.

デュアルエネルギー撮影は、例えば、図8に示すように、X線管21を被検体40の周りに回転させ、X線管電圧Vを相対的に高い第1のX線管電圧V1と相対的に低い第2のX線管電圧V2とに1または数ビュー(view)単位にて高速に切り換えながらX線を被検体40に照射し、その透過X線を検出して所定ビュー角度分の投影データを収集する方法により行う。   In the dual energy imaging, for example, as shown in FIG. 8, the X-ray tube 21 is rotated around the subject 40, and the X-ray tube voltage V is relatively higher than the first X-ray tube voltage V <b> 1. The X-ray is irradiated onto the subject 40 while switching to the low second X-ray tube voltage V2 at a high speed in units of one or several views, and the transmitted X-ray is detected and projection data for a predetermined view angle is detected. By the method of collecting

また例えば、図9に示すように、X線管21を被検体40の周りに回転させ、X線管電圧Vを一方のX線管電圧(例えば第1のX線管電圧V1)にしてX線を被検体40に照射し、その透過X線を検出して所定ビュー角度分の投影データを収集し、次いでX線管電圧Vを他方のX線管電圧(例えば第2のX線管電圧V2)に切り換えてX線を被検体40に照射し、その透過X線を検出して所定ビュー角度分の投影データを収集する方法を用いる。   For example, as shown in FIG. 9, the X-ray tube 21 is rotated around the subject 40, and the X-ray tube voltage V is set to one X-ray tube voltage (for example, the first X-ray tube voltage V1). The object 40 is irradiated with a line, the transmitted X-ray is detected, projection data for a predetermined view angle is collected, and then the X-ray tube voltage V is set to the other X-ray tube voltage (for example, the second X-ray tube voltage). V2) is used to irradiate the subject 40 with X-rays, detect the transmitted X-rays, and collect projection data for a predetermined view angle.

上記所定ビュー角度は、例えばハーフスキャン(half scan)分に相当するπ+X線ビーム(X-ray beam)のファン角(fan angle)α〔rad〕〜フルスキャン(full scan)分に相当する2π〔rad〕とする。   The predetermined view angle is, for example, π + X-ray beam corresponding to half scan (X-ray beam) fan angle α (rad) to 2π [full scan]. rad].

本例では、このようなデュアルエネルギー撮影を行う際に、X線管電圧Vに応じて第1および第2の集束電極21a,21bにそれぞれ印加する電圧Ea,Ebを切り換える。すなわち、X線コントローラ22は、X線管電圧Vが第1のX線管電圧V1であるときに、第1の集束電極21aに設定電圧Ea1を印加するとともに、第2の集束電極21bに設定電圧Eb1を印加する。また、X線コントローラ22は、X線管電圧Vが第2のX線管電圧V2であるときに、第1の集束電極21aに設定電圧Ea2を印加するとともに、第2の集束電極21bに電圧Eb2を印加する。   In this example, when performing such dual energy imaging, the voltages Ea and Eb applied to the first and second focusing electrodes 21a and 21b are switched according to the X-ray tube voltage V, respectively. That is, when the X-ray tube voltage V is the first X-ray tube voltage V1, the X-ray controller 22 applies the setting voltage Ea1 to the first focusing electrode 21a and sets it to the second focusing electrode 21b. A voltage Eb1 is applied. The X-ray controller 22 applies the set voltage Ea2 to the first focusing electrode 21a and the voltage to the second focusing electrode 21b when the X-ray tube voltage V is the second X-ray tube voltage V2. Eb2 is applied.

図10は、上記第1の方法によるデュアルエネルギー撮影におけるX線管電圧と第1および第2の集束電極に印加する電圧のビュー角度(投影方向)に対する変化の一例を示す図である。また、図11は、上記第2の方法によるデュアルエネルギー撮影におけるX線管電圧と第1および第2の集束電極に印加する電圧のビュー角度に対する変化の一例を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing an example of changes in the X-ray tube voltage and the voltage applied to the first and second focusing electrodes with respect to the view angle (projection direction) in dual energy imaging by the first method. FIG. 11 is a diagram showing an example of changes in the X-ray tube voltage and the voltage applied to the first and second focusing electrodes with respect to the view angle in dual energy imaging by the second method.

例えば、X線管電圧Vをビュー角度θに応じて第1のX線管電圧V1と第2のX線管電圧V2とに1または数ビュー毎に切り換えながらビュー角度2π分の投影データを収集するデュアルエネルギー撮影を行う場合には、第1および第2の集束電極21a,21bに印加する電圧Ea,Ebを図10に示すように変化させる。また例えば、X線管電圧Vを第1のX線管電圧V1にしてビュー角度θを変化させながらビュー角度2π分の投影データを収集した後、X線管電圧Vを第2のX線管電圧V2にしてビュー角度θを変化させながらビュー角度2π分の投影データを収集するデュアルエネルギー撮影を行う場合には、第1および第2の集束電極21a,21bに印加する電圧Ea,Ebを図11に示すように変化させる。   For example, the projection data corresponding to the view angle 2π is collected while the X-ray tube voltage V is switched between the first X-ray tube voltage V1 and the second X-ray tube voltage V2 every one or several views according to the view angle θ. When performing dual energy imaging, the voltages Ea and Eb applied to the first and second focusing electrodes 21a and 21b are changed as shown in FIG. Also, for example, after collecting projection data for a view angle of 2π while changing the view angle θ by changing the X-ray tube voltage V to the first X-ray tube voltage V1, the X-ray tube voltage V is changed to the second X-ray tube. In the case of performing dual energy imaging in which projection data for the view angle 2π is collected while changing the view angle θ to the voltage V2, the voltages Ea and Eb applied to the first and second focusing electrodes 21a and 21b are illustrated. 11 is changed.

これにより、X線管電圧Vの切換えによって生じるX線焦点領域fの大きさや位置のずれを抑えながら、第1のX線管電圧V1による第1の投影データPHVと、第2のX線管電圧V2による第2の投影データPLVとをスリップリング30経由で収集する。   Thus, the first projection data PHV by the first X-ray tube voltage V1 and the second X-ray tube are suppressed while suppressing the displacement of the size and position of the X-ray focal region f caused by the switching of the X-ray tube voltage V. The second projection data PLV by the voltage V2 is collected via the slip ring 30.

ただし、上記第1の方法によるデュアルエネルギー撮影の場合、第1および第2の投影データPHV,PLVは、互いに切り換えられた他方のX線管電圧によるビューの投影データを収集できない。そこで、収集できなかった投影データについては、そのビューに近接するビューの投影データを重み付け加算処理したり、ビュー方向にフィルタリング(filtering)したりして求める。   However, in the case of dual energy imaging by the first method, the first and second projection data PHV and PLV cannot collect the projection data of the view by the other X-ray tube voltage switched to each other. Therefore, projection data that could not be collected is obtained by performing weighted addition processing on the projection data of a view close to the view or filtering in the view direction.

次に、画像生成処理(S3)の詳細について説明する。   Next, details of the image generation process (S3) will be described.

図12は、画像生成処理の一例を示すフローチャートである。また、図13は、画像生成処理を概念的に示す図である。この画像生成処理では、デュアルエネルギー撮影により得られた投影データ、すなわちX線管電圧が互いに異なる2種類の投影データを基に、所望の単一のX線エネルギーを有するX線を用いて撮影された被検体を表す画像、いわゆるモノクロマチック画像(monochromatic image)を生成する。   FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of image generation processing. FIG. 13 is a diagram conceptually illustrating the image generation process. In this image generation process, an image is obtained using X-rays having a desired single X-ray energy based on projection data obtained by dual energy imaging, that is, two types of projection data having different X-ray tube voltages. An image representing the subject, a so-called monochromatic image is generated.

ステップ(step)Z1では、図12に示すように、第1の投影データPHVを画像再構成処理して第1のX線管電圧画像GHV(第1の画像)を再構成するとともに、第2の投影データPLVを画像再構成処理して第2のX線管電圧画像GLV(第2の画像)を再構成する。   In step Z1, as shown in FIG. 12, the first projection data PHV is subjected to image reconstruction processing to reconstruct the first X-ray tube voltage image GHV (first image), and the second The second X-ray tube voltage image GLV (second image) is reconstructed by performing image reconstruction processing on the projection data PLV.

具体的には、まず、第1および第2の投影データPHV,PLVに対して、対数変換、線質硬化補正、X線検出器の感度補正等を含む所定の前処理を行う。次に、前処理された第1および第2の投影データPHV,PLVに所定の再構成関数を重畳する。その後、再構成関数が重畳された第1および第2の投影データPHV,PLVをそれぞれ逆投影処理して、第1および第2のX線管電圧画像GHV,GLVを得る。   Specifically, first, predetermined pre-processing including logarithmic conversion, correction of radiation quality, correction of sensitivity of the X-ray detector, and the like is performed on the first and second projection data PHV and PLV. Next, a predetermined reconstruction function is superimposed on the preprocessed first and second projection data PHV and PLV. Thereafter, the first and second projection data PHV and PLV on which the reconstruction function is superimposed are respectively backprojected to obtain first and second X-ray tube voltage images GHV and GLV.

ステップZ2では、図12に示すように、第1のX線管電圧画像GHVと第2のX線管電圧画像GLVとを第1の重み付けにより重み付け減算処理して第1の物質の密度分布を表す第1の物質密度画像(第3の画像)を得る。また、第1のX線管電圧画像GHVと第2のX線管電圧画像GLVとを第2の重み付けにより重み付け減算処理して第2の物質の密度分布を表す第2の物質密度画像(第4の画像)を得る。本例では、第1の物質を水、第2の物質をヨウ素とし、水の密度分布を表す第1の物質密度画像Wと、ヨウ素(iodine)の密度分布を表す第2の物質密度画像Ioとを得る。   In step Z2, as shown in FIG. 12, the first X-ray tube voltage image GHV and the second X-ray tube voltage image GLV are weighted and subtracted by the first weighting to obtain the density distribution of the first substance. A first material density image (third image) is obtained. Further, a second substance density image (first density) representing the density distribution of the second substance by weighting and subtracting the first X-ray tube voltage image GHV and the second X-ray tube voltage image GLV by the second weighting. 4 images). In this example, the first substance is water, the second substance is iodine, the first substance density image W representing the density distribution of water, and the second substance density image Io representing the density distribution of iodine (iodine). And get.

第1および第2の物質密度画像W,Ioは、例えば次の数式に従って重み付け減算処理を行うことにより求めることができる。

Figure 0005535532
The first and second material density images W and Io can be obtained by performing weighted subtraction processing according to the following mathematical formula, for example.
Figure 0005535532

ここで、kwは第1の物質密度画像の画素値W(x,y)を水の密度〔mg/ml〕で表すための変換係数、kioは第2の物質密度画像の画素値Io(x,y)をヨウ素の密度〔mg/ml〕で表すための変換係数、Rioは第1のX線管電圧V1と第2のX線管電圧V2とにおけるヨウ素のデュアルエネルギー比、Rwは第1のX線管電圧V1と第2のX線管電圧V2とにおける水のデュアルエネルギー比である。   Here, kw is a conversion coefficient for expressing the pixel value W (x, y) of the first substance density image by the density [mg / ml] of water, and kio is the pixel value Io (x of the second substance density image. , y) is a conversion coefficient for representing iodine density [mg / ml], Rio is the dual energy ratio of iodine in the first X-ray tube voltage V1 and the second X-ray tube voltage V2, and Rw is the first The dual energy ratio of water in the X-ray tube voltage V1 and the second X-ray tube voltage V2.

デュアルエネルギー比Rioは、第2のX線管電圧V2によるX線を用いて撮影した場合に得られる画像GCLV(x,y)上のヨウ素に相当する画素値(CT値)GCio,LV(x,y)を、第1のX線管電圧V1によるX線を用いて撮影した場合に得られる画像GCHV(x,y)上のヨウ素に相当する画素値GCio,HVで除算してなる値(画素値の比)である。また、デュアルエネルギー比Rwは、画像GCLV(x,y)上の水に相当する画素値GCw,LV(x,y)を、画像GCHV(x,y)上の水に相当する画素値GCw,HV(x,y)で除算してなる値である。   The dual energy ratio Rio is a pixel value (CT value) GCio, LV (x corresponding to iodine on the image GCLV (x, y) obtained when the X-ray is taken by the second X-ray tube voltage V2. , y) is a value obtained by dividing the pixel value GCio, HV corresponding to iodine on the image GCHV (x, y) obtained when the X-ray is taken with the first X-ray tube voltage V1 ( Pixel value ratio). Further, the dual energy ratio Rw is obtained by converting the pixel value GCw, LV (x, y) corresponding to water on the image GCLV (x, y) to the pixel value GCw, LV corresponding to water on the image GCHV (x, y). A value obtained by dividing by HV (x, y).

ステップZ3では、図12に示すように、第1の物質密度画像Wと第2の物質密度画像Ioとを重み付け加算処理して、所定の単一のX線エネルギーを有するX線を用いて撮影された被検体を表す画像GNVを得る。   In step Z3, as shown in FIG. 12, the first substance density image W and the second substance density image Io are weighted and added, and imaging is performed using X-rays having a predetermined single X-ray energy. An image GNV representing the processed subject is obtained.

画像GNVは、例えば次の数式に従って重み付け加算処理を行うことにより求めることができる。   The image GNV can be obtained, for example, by performing a weighted addition process according to the following formula.

Figure 0005535532
Figure 0005535532

ここで、keV1はX線管電圧NVによるX線の実効X線エネルギー、μw(keV1)は実効X線エネルギーkeV1における水のX線吸収係数、μio(keV1)は実効X線エネルギーkeV1におけるヨウ素のX線吸収係数、kcはX線管電圧NVによる画像の画素値をCT値に変換するための変換係数である。なお、CT値は、周知の通り、物質のX線吸収の程度を示す値であり、空気のCT値は−1000〔HU〕、水のCT値は0〔HU〕で表される。   Here, keV1 is the effective X-ray energy of the X-ray by the X-ray tube voltage NV, μw (keV1) is the X-ray absorption coefficient of water at the effective X-ray energy keV1, and μio (keV1) is the iodine of the effective X-ray energy keV1. An X-ray absorption coefficient, kc, is a conversion coefficient for converting the pixel value of the image by the X-ray tube voltage NV into a CT value. As is well known, the CT value is a value indicating the degree of X-ray absorption of a substance, the CT value of air is represented by -1000 [HU], and the CT value of water is represented by 0 [HU].

以上が画像生成処理の一例であるが、画像生成処理は上記の処理に限定されず、例えば下記のような処理でもよい。   The above is an example of the image generation process, but the image generation process is not limited to the above process, and for example, the following process may be used.

図14は、画像生成処理の他の一例を示すフローチャートである。   FIG. 14 is a flowchart illustrating another example of the image generation process.

ステップZ11では、第1の投影データPHVと第2の投影データPLVとを第1の重み付けにより重み付け減算処理して、第1の物質の密度分布を表す第1の物質密度画像の基になる第3の投影データPWを得る。また、第1の投影データPHVと第2の投影データPLVとを第2の重み付けにより重み付け減算処理して、第1の物質とは異なる第2の物質の密度分布を表す第2の物質密度画像の基になる第4の投影データPIOを得る。   In step Z11, the first projection data PHV and the second projection data PLV are weighted and subtracted by the first weighting, and the first material density image representing the density distribution of the first material is obtained. 3 projection data PW is obtained. Further, a second material density image representing a density distribution of a second substance different from the first substance by performing a weighted subtraction process on the first projection data PHV and the second projection data PLV with a second weighting. To obtain fourth projection data PIO.

ステップZ12では、第3の投影データPWと第4の投影データPIOとを重み付け加算処理して、所定の単一のX線エネルギーを有するX線を用いて撮影された被検体を表す画像GNVの基になる第5の投影データPNVを得る。   In step Z12, the third projection data PW and the fourth projection data PIO are weighted and added, and an image GNV representing the subject imaged using X-rays having a predetermined single X-ray energy is displayed. The fifth projection data PNV that is the basis is obtained.

ステップZ13では、第5の投影データPNVを画像再構成処理して、所定の単一のX線エネルギーを有するX線を用いて撮影された被検体を表す画像GNVを再構成する。   In step Z13, the fifth projection data PNV is subjected to image reconstruction processing to reconstruct an image GNV representing the subject imaged using X-rays having a predetermined single X-ray energy.

なお、本例では、第1および第2の物質密度画像として、水の密度分布を表す画像とヨウ素の密度分布を表す画像とを用いているが、この組合せに限定されない。例えば、水の密度分布を表す画像とカルシウム(calcium)の密度分布を表す画像の組合せ、ヨウ素の密度分布を表す画像とカルシウムの密度分布を表す画像の組合せであってもよい。   In this example, as the first and second substance density images, an image representing the water density distribution and an image representing the iodine density distribution are used, but the present invention is not limited to this combination. For example, it may be a combination of an image representing the density distribution of water and an image representing the density distribution of calcium, and a combination of an image representing the density distribution of iodine and an image representing the density distribution of calcium.

上記のモノクロマチック画像を生成する処理の詳細については、特許文献US2009/0052612を参照されたい。   For details of the above-described processing for generating a monochrome image, refer to Patent Document US2009 / 0052612.

なお、ステップS3の画像生成処理において、本例とは異なる画像を生成してもよい。例えば、第1のX線管電圧画像GHVと第2のX線管電圧画像GLVとを重み付け減算処理して、骨部や軟部の画像部分が抑制あるいは強調された、いわゆるエネルギーサブトラクション画像(energy subtraction image)を生成してもよい。また例えば、第1のX線管電圧画像GHVと第2のX線管電圧画像GLVとの互いに対応する画素値の比を新たな画素値とした比画像を生成してもよい。   Note that an image different from the present example may be generated in the image generation processing in step S3. For example, the first X-ray tube voltage image GHV and the second X-ray tube voltage image GLV are weighted and subtracted so as to suppress or enhance the image portion of the bone or soft portion, so-called energy subtraction image (energy subtraction image). image) may be generated. Further, for example, a ratio image may be generated in which the pixel value ratio between the first X-ray tube voltage image GHV and the second X-ray tube voltage image GLV is a new pixel value.

以上、第一実施形態によれば、X線管電圧Vが第1のX線管電圧V1であるときにX線焦点領域fの大きさや位置が所定の状態になる電界を形成するための、第1および第2の集束電極21a,21bにそれぞれ印加する設定電圧Ea1,Eb1と、X線管電圧Vが第2のX線管電圧V2であるときにX線焦点領域fの大きさや位置が上記所定の状態になる電界を形成するための、第1および第2の集束電極21a,21bにそれぞれ印加する設定電圧Ea2,Eb2とを記憶しておく。そして、デュアルエネルギー撮影において、X線管電圧Vが第1のX線管電圧V1であるときに第1および第2の集束電極21a,21bに設定電圧Ea1,Eb1をそれぞれ印加し、X線管電圧Vが第2のX線管電圧V2であるときに第1および第2の集束電極21a,21bに設定電圧Ea2,Eb2をそれぞれ印加する。これにより、X線管電圧Vの変化によって生じるX線焦点領域fの大きさや位置のずれを補償して、デュアルエネルギー撮影による画像を精度よく、すなわち少ないアーチファクトで得ることができる。   As described above, according to the first embodiment, when the X-ray tube voltage V is the first X-ray tube voltage V1, the electric field for forming the electric field where the size and position of the X-ray focal region f are in a predetermined state is formed. When the setting voltages Ea1 and Eb1 applied to the first and second focusing electrodes 21a and 21b, respectively, and the X-ray tube voltage V is the second X-ray tube voltage V2, the size and position of the X-ray focal region f are The setting voltages Ea2 and Eb2 to be applied to the first and second focusing electrodes 21a and 21b, respectively, for forming the electric field to be in the predetermined state are stored. In dual energy imaging, when the X-ray tube voltage V is the first X-ray tube voltage V1, the setting voltages Ea1 and Eb1 are applied to the first and second focusing electrodes 21a and 21b, respectively, and the X-ray tube When the voltage V is the second X-ray tube voltage V2, set voltages Ea2 and Eb2 are applied to the first and second focusing electrodes 21a and 21b, respectively. Thereby, the size and position shift of the X-ray focal region f caused by the change of the X-ray tube voltage V can be compensated, and an image obtained by dual energy imaging can be obtained with high accuracy, that is, with few artifacts.

また、第一実施形態によれば、フィードバック制御(feedback control)を利用していないので、第1および第2の集束電極21a,21bに印加する電圧Ea,Ebの切換えを高速に行うことができる。そのため、特に、X線管電圧Vを第1のX線管電圧V1と第2のX線管電圧V2とに交互に切り換えながら所定ビュー角度分の投影データを収集するデュアルエネルギー撮影に対して効果が大きい。   In addition, according to the first embodiment, since feedback control is not used, the voltages Ea and Eb applied to the first and second focusing electrodes 21a and 21b can be switched at high speed. . Therefore, it is particularly effective for dual energy imaging that collects projection data for a predetermined view angle while alternately switching the X-ray tube voltage V to the first X-ray tube voltage V1 and the second X-ray tube voltage V2. Is big.

また、第一実施形態によれば、X線管21の電子ビームの進行方向を定める電界を形成するための複数の電極として、X線管が通常備えている集束電極を利用するので、新たに電極やこれに電圧を印加する手段等を設ける必要がなく、設計に要するコスト(cost)や時間、材料費等を抑えることができる。   In addition, according to the first embodiment, since the focusing electrode normally provided in the X-ray tube is used as the plurality of electrodes for forming the electric field that determines the traveling direction of the electron beam of the X-ray tube 21, There is no need to provide an electrode or a means for applying a voltage to the electrode, and the cost, time, material cost, etc. required for the design can be suppressed.

なお、本実施形態は、例えば図15に示すように、X線焦点領域f1のx方向の幅d1とX線焦点領域f2のx方向の幅d2とが同じであり、その位置がx方向に距離d3だけずれるなど、X線管電圧Vに応じてX線焦点領域fの位置だけが変化するような場合にも対応可能である。また、例えば図16に示すように、X線焦点領域f1のx方向の幅d1とX線焦点領域f2のx方向の幅d2とが異なり、その中心位置は変わらないなど、X線管電圧Vに応じてX線焦点領域fの大きさだけが変化するような場合にも対応可能である。   In this embodiment, for example, as shown in FIG. 15, the x-direction width d1 of the X-ray focal region f1 is the same as the x-direction width d2 of the X-ray focal region f2, and the position is in the x direction. A case where only the position of the X-ray focal region f changes according to the X-ray tube voltage V, such as a shift of the distance d3, can be dealt with. Further, for example, as shown in FIG. 16, the x-ray width f1 of the X-ray focal region f1 is different from the x-direction width d2 of the X-ray focal region f2, and the center position thereof does not change. It is also possible to cope with the case where only the size of the X-ray focal region f changes according to the above.

(第二実施形態)
第1および第2の集束電極21a,21bと同様に対を成す集束電極をy方向にも設け、X線管電圧Vに応じてこれら集束電極により形成する電界の状態を切り換えることにより、X線管電圧Vの切換えにより生じるX線焦点領域fの大きさや位置のずれを、x方向およびy方向において補償するようにしてもよい。
(Second embodiment)
A pair of focusing electrodes similar to those of the first and second focusing electrodes 21a and 21b are provided in the y direction, and the state of the electric field formed by these focusing electrodes is switched according to the X-ray tube voltage V. Deviations in the size and position of the X-ray focal region f caused by the switching of the tube voltage V may be compensated in the x direction and the y direction.

(第三実施形態)
陰極フィラメント21cから放出された電子ビームに作用して当該電子ビームの進行方向を定める磁界を形成する手段を設け、X線管電圧Vに応じて、形成する磁界の状態を切り換えることにより、X線管電圧Vの切換えにより生じるX線焦点領域fの大きさや位置のずれを補償するようにしてもよい。
(Third embodiment)
By providing means for forming a magnetic field that acts on the electron beam emitted from the cathode filament 21c to determine the traveling direction of the electron beam and switching the state of the magnetic field to be formed according to the X-ray tube voltage V, You may make it compensate the shift | offset | difference of the magnitude | size and position of the X-ray focus area | region f which arises by switching of tube voltage V. FIG.

(第四実施形態)
第1および第2の集束電極21a,21bに印加する電圧Ea,Ebの変位量と、X線焦点領域fの大きさや位置の変位量との関係を予め求めて記憶しておく。
(Fourth embodiment)
The relationship between the displacement amount of the voltages Ea and Eb applied to the first and second focusing electrodes 21a and 21b and the displacement amount of the size and position of the X-ray focal region f is obtained and stored in advance.

X線管電圧Vが第1のX線管電圧V1であるときと第2のX線管電圧V2であるときとにおいて、ファントム41やコリメータ23等の所定の被写体の投影データを少なくとも1ビュー分収集する。次に、収集した投影データのプロファイル、X線管21とX線検出器24との幾何学的位置関係、当該所定の被写体の大きさ、形状、位置などの情報に基づいて、X線焦点領域f1とX線焦点領域f2との大きさや位置のずれ量を特定する。この特定したずれ量を打ち消すために、X線管電圧Vが第1のX線管電圧V1であるときと第2のX線管電圧V2であるときとにおいて第1および第2の集束電極21a,21bに印加すべき電圧、すなわち設定電圧Ea1,Eb1および設定電圧Ea2,Eb2を、上記関係を用いて特定するようにしてもよい。   When the X-ray tube voltage V is the first X-ray tube voltage V1 and when the X-ray tube voltage V2 is the second X-ray tube voltage V2, projection data of a predetermined subject such as the phantom 41 or the collimator 23 is at least for one view. collect. Next, based on the collected projection data profile, the geometric positional relationship between the X-ray tube 21 and the X-ray detector 24, the size, shape, position, etc. of the predetermined subject, the X-ray focal region The size and position shift amount between f1 and the X-ray focal region f2 are specified. In order to cancel the specified shift amount, the first and second focusing electrodes 21a are used when the X-ray tube voltage V is the first X-ray tube voltage V1 and when the X-ray tube voltage V2 is the second X-ray tube voltage V2. , 21b, that is, the set voltages Ea1, Eb1 and the set voltages Ea2, Eb2 may be specified using the above relationship.

なお、上記各実施形態では、デュアルエネルギー撮影におけるスキャン方式としてアキシャルスキャン(axial scan)を想定しているが、これをヘリカルスキャン(helical scan)としてもよい。   In each of the above embodiments, an axial scan is assumed as a scanning method in dual energy imaging, but this may be a helical scan.

1 操作コンソール
2 入力装置
3 中央処理装置
5 データ収集バッファ
6 モニタ
7 記憶装置
10 撮影テーブル
12 クレードル
15 回転部
20 走査ガントリ
20a 本体部
21 X線管
21a 第1の集束電極
21b 第2の集束電極
21c 陰極フィラメント
21h ハウジング
21s 陰極スリーブ
21t ターゲット電極
22 X線コントローラ
23 コリメータ
23a,23b 遮蔽棒
23c,23d 遮蔽板
24 X線検出器
24a X線検出素子
25 DAS
26 回転部コントローラ
29 制御コントローラ
30 スリップリング
40 被検体
41 ファントム
70,71,72 電子ビーム
81 X線ビーム
100 X線CT装置
B 開口部
f X線焦点領域
f1 第1のX線焦点領域
f2 第2のX線焦点領域
IC アイソセンタ
S スリット
1 Operation Console 2 Input Device 3 Central Processing Unit 5 Data Collection Buffer 6 Monitor 7 Storage Device 10 Imaging Table 12 Cradle 15 Rotating Unit 20 Scanning Gantry 20a Main Body 21 X-ray Tube 21a First Focusing Electrode 21b Second Focusing Electrode 21c Cathode filament 21h Housing 21s Cathode sleeve 21t Target electrode 22 X-ray controller 23 Collimator 23a, 23b Shielding rod 23c, 23d Shielding plate 24 X-ray detector 24a X-ray detector 25 DAS
26 Rotating part controller 29 Control controller 30 Slip ring 40 Subject 41 Phantom 70, 71, 72 Electron beam 81 X-ray beam 100 X-ray CT apparatus B Opening f X-ray focal area f1 First X-ray focal area f2 Second X-ray focus area IC Isocenter S Slit

Claims (7)

電子発生源とターゲットとを含み、前記電子発生源から放出された電子が前記ターゲットに衝突して形成されるX線焦点領域からX線を放射するX線管と、X線管電圧を切り換えて被検体をデュアルエネルギー撮影することにより、第1のX線管電圧による第1の投影データと前記第1のX線管電圧とは異なる第2のX線管電圧による第2の投影データとを収集するデータ収集手段と、前記第1および第2の投影データを用いて所定の画像を生成する画像生成手段とを備えたX線CT装置であって、

前記放出された電子に作用して該電子の進行方向を定める電界または磁界を形成する形成手段であって、前記電子発生源と前記ターゲットとの間の所定の空間を挟むように配置される複数の集束電極と、前記複数の集束電極の各々に電圧を印加して電界を形成する電圧印加手段とを有する形成手段と、

X線管電圧が前記第1のX線管電圧であるときに前記X線焦点領域の大きさおよび位置が所定の状態になる電界または磁界を形成するための前記複数の集束電極それぞれに印加する電圧からなる第1の制御条件と、X線管電圧が前記第2のX線管電圧であるときに前記X線焦点領域の大きさおよび位置が前記所定の状態と略同じになる電界または磁界を形成するための前記複数の集束電極それぞれに印加する電圧からなる第2の制御条件とを記憶する記憶手段と、

X線管電圧が前記第1のX線管電圧であるときに前記第1の制御条件にしたがって前記形成手段を制御し、X線管電圧が前記第2のX線管電圧であるときに前記第2の制御条件にしたがって前記形成手段を制御する制御手段とを備えているX線CT装置。
An X-ray tube that includes an electron source and a target and emits X-rays from an X-ray focal region formed by electrons emitted from the electron source colliding with the target, and switching an X-ray tube voltage By performing dual energy imaging of the subject, the first projection data based on the first X-ray tube voltage and the second projection data based on the second X-ray tube voltage different from the first X-ray tube voltage are obtained. An X-ray CT apparatus comprising: data collection means for collecting; and image generation means for generating a predetermined image using the first and second projection data,

A plurality of forming means that act on the emitted electrons to form an electric field or a magnetic field that determines a traveling direction of the electrons, and are arranged so as to sandwich a predetermined space between the electron generation source and the target. Forming means, and a voltage applying means for applying a voltage to each of the plurality of focusing electrodes to form an electric field ;

When the X-ray tube voltage is the first X-ray tube voltage, the X-ray focal region is applied to each of the plurality of focusing electrodes for forming an electric field or a magnetic field in which the size and position of the X-ray focal region is in a predetermined state. A first control condition comprising a voltage, and an electric field or magnetic field in which the size and position of the X-ray focal region is substantially the same as the predetermined state when the X-ray tube voltage is the second X-ray tube voltage Storage means for storing a second control condition comprising a voltage applied to each of the plurality of focusing electrodes for forming

The forming means is controlled according to the first control condition when the X-ray tube voltage is the first X-ray tube voltage, and when the X-ray tube voltage is the second X-ray tube voltage, An X-ray CT apparatus comprising: control means for controlling the forming means according to a second control condition.
X線管電圧が前記第1のX線管電圧であるときと前記第2のX線管電圧であるときとにおける前記X線焦点領域の大きさおよび位置を特定する情報を取得し、該情報に基づいて前記第1および第2の制御条件を特定する特定手段をさらに備えている請求項1に記載のX線CT装置。
Information for specifying the size and position of the X-ray focal region when the X-ray tube voltage is the first X-ray tube voltage and when the X-ray tube voltage is the second X-ray tube voltage; The X-ray CT apparatus according to claim 1, further comprising: a specifying unit that specifies the first and second control conditions based on the first and second control conditions.
前記データ収集手段は、X線管電圧が前記第1のX線管電圧であるときと前記第2のX線管電圧であるときとにおける所定の被写体の投影データを収集し、

前記特定手段は、該収集された投影データのプロファイルに基づいて前記情報を取得する請求項2に記載のX線CT装置。
The data collection means collects projection data of a predetermined subject when the X-ray tube voltage is the first X-ray tube voltage and when the X-ray tube voltage is the second X-ray tube voltage,

The X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein the specifying unit acquires the information based on a profile of the collected projection data.
前記データ収集手段は、X線管電圧を前記第1のX線管電圧と前記第2のX線管電圧とに交互に切り換えながら、少なくともπ+X線ビームファン角の所定ビュー角度分の投影データを収集する請求項1から請求項のいずれか一項に記載のX線CT装置。
The data acquisition means switches projection data corresponding to a predetermined view angle of at least a π + X-ray beam fan angle while alternately switching an X-ray tube voltage between the first X-ray tube voltage and the second X-ray tube voltage. X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 3 to be collected.
前記データ収集手段は、X線管電圧を前記第1のX線管電圧にして少なくともπ+X線ビームファン角の所定ビュー角度分の投影データを収集した後、X線管電圧を前記第2のX線管電圧に切り換えて前記所定ビュー角度分の投影データを収集する請求項1から請求項のいずれか一項に記載のX線CT装置。
The data collection means collects projection data corresponding to a predetermined view angle of at least a π + X-ray beam fan angle by setting the X-ray tube voltage to the first X-ray tube voltage, and then converts the X-ray tube voltage to the second X-ray tube voltage. The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein projection data corresponding to the predetermined view angle is collected by switching to a tube voltage.
前記画像生成手段は、
前記第1の投影データを画像再構成処理して第1の画像を再構成するとともに、前記第2の投影データを画像再構成処理して第2の画像を再構成する再構成手段と、

前記第1の画像と前記第2の画像とを第1の重み付けにより重み付け減算処理して第3の画像を得るとともに、前記第1の画像と前記第2の画像とを前記第1の重み付けとは異なる第2の重み付けにより重み付け減算処理して第4の画像を得る重み付け減算手段と、

前記第3画像と前記第4の画像とを重み付け加算処理して前記所定の画像を生成する重み付け加算手段とを有している請求項1から請求項のいずれか一項に記載のX線CT装置。
The image generating means includes
Reconstructing means for reconstructing the first image by reconstructing the first projection data to reconstruct the first image, and reconstructing the second image by reconstructing the second projection data;

The first image and the second image are weighted and subtracted by a first weight to obtain a third image, and the first image and the second image are converted to the first weight. Are weighted subtracting means for obtaining a fourth image by weighted subtraction with different second weightings;

The X-ray according to any one of claims 1 to 5 , further comprising weighted addition means for generating the predetermined image by performing weighted addition processing on the third image and the fourth image. CT device.
前記画像生成手段は、
前記第1の投影データと前記第2の投影データとを第1の重み付けにより重み付け減算処理して第3の投影データを得るとともに、前記第1の投影データと前記第2の投影データとを前記第1の重み付けとは異なる第2の重み付けにより重み付け減算処理して第4の投影データを得る重み付け減算手段と、

前記第3の投影データと前記第4の投影データとを重み付け加算処理して第5の投影データを得る重み付け加算手段と、
前記第5の投影データを画像再構成処理して前記所定の画像を再構成する再構成手段とを有している請求項1から請求項のいずれか一項に記載のX線CT装置。
The image generating means includes
The first projection data and the second projection data are weighted and subtracted by a first weighting to obtain third projection data, and the first projection data and the second projection data are Weighted subtracting means for obtaining fourth projection data by performing weighted subtraction with a second weight different from the first weight;

Weighting and adding means for weighting and adding the third projection data and the fourth projection data to obtain fifth projection data;
X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 5 having a reconstructing means the fifth projection data image reconstruction processing to the reconstructing the predetermined image.
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