JP6632912B2 - X-ray CT system - Google Patents
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Images
Description
本発明の実施形態は、X線CT(Computed Tomography)装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus.
X線CT装置は、高速スキャンによって撮像時間を短縮することを目的として、X線管やX線検出器などを保持している回転フレームの回転速度が高速化している。回転速度が高速化すると、望まない変位が発生することがある。望まない変位とは、例えば、振動によるブレや、歪み、ねじれ、回転速度のムラなどによって発生する変位である。望まない変位は、例えば、出力される画像の分解能の劣化やアーチファクトの発生の原因となる。 In the X-ray CT apparatus, the rotation speed of a rotating frame holding an X-ray tube, an X-ray detector, and the like has been increased for the purpose of shortening an imaging time by high-speed scanning. When the rotation speed is increased, an unwanted displacement may occur. The undesired displacement is, for example, displacement caused by vibration, distortion, torsion, uneven rotation speed, or the like due to vibration. The undesired displacement causes, for example, degradation of the resolution of the output image and generation of artifacts.
従来のX線CT装置には、画像分解能の劣化を防ぐため、例えば、回転機構の剛性を高くすることや、設置場所に強固に固定する、といった望まない変位を機械的に抑制することに取り組んだものがある。また、例えば、回転フレームや回転フレームに設置されたX線管、X線検出器などの回転系の変位を計測する計測器を設けて、計測器が取得する変位量に基づいて、画像再構成時に補正を行う、といった取り組みもある。 Conventional X-ray CT systems have been working to mechanically suppress unwanted displacements such as increasing the rigidity of the rotating mechanism and firmly fixing it to the installation location, for example, in order to prevent degradation in image resolution. There is something. Further, for example, a measuring device for measuring the displacement of a rotating system such as a rotating frame or an X-ray tube or an X-ray detector installed on the rotating frame is provided, and image reconstruction is performed based on the displacement amount acquired by the measuring device. Attempts are sometimes made to make corrections.
しかし、このような従来のX線CT装置では、望まない変位の機械的な抑制には装置の重量増加や大型化が伴うという問題があるため、製造コストの増加や備え付け作業の煩雑化が生じるおそれがある。また、計測器による回転系の変位の計測には、計測器が回転系の振動などの影響を受けない環境を担保する必要があり、かつ、測定器を設けることでコストが増加するおそれがある。 However, in such a conventional X-ray CT apparatus, there is a problem that the mechanical suppression of undesired displacement involves an increase in the weight and size of the apparatus, and therefore, the manufacturing cost increases and the installation work becomes complicated. There is a risk. In addition, when measuring the displacement of the rotating system by the measuring instrument, it is necessary to secure an environment in which the measuring instrument is not affected by vibration of the rotating system and the like, and providing the measuring instrument may increase the cost. .
本発明が解決しようとする課題は、望まない変位による画質の劣化を防ぐことが容易なX線CT装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an X-ray CT apparatus that can easily prevent the image quality from deteriorating due to undesired displacement.
実施形態のX線CT装置は、X線検出器と、補正部と、再構成部と、画質評価部と、決定部と、を備える。X線検出器は、X線管から照射されたX線を検出して投影データを出力する。補正部は、投影データの収集に関する機器の位置情報を表すジオメトリ情報を変化させる。再構成部は、投影データと補正部で変化させたジオメトリ情報とに基づいて、異なるジオメトリ情報に対応する複数の再構成画像を生成する。画質評価部は、異なるジオメトリ情報に対応する複数の再構成画像の画質を表す画質評価値を求める。決定部は、画質評価部と、画質評価値に基づいて、画質が良くなるジオメトリ情報を決定する。ジオメトリ情報は、X線管の焦点位置から前記X線検出器までの距離である。
The X-ray CT apparatus according to the embodiment includes an X-ray detector, a correction unit, a reconstruction unit, an image quality evaluation unit, and a determination unit. The X-ray detector detects X-rays emitted from the X-ray tube and outputs projection data. The correction unit changes the geometry information indicating the position information of the device regarding the collection of the projection data. The reconstructing unit generates a plurality of reconstructed images corresponding to different pieces of geometry information based on the projection data and the geometry information changed by the correction unit. The image quality evaluation unit obtains an image quality evaluation value indicating the image quality of a plurality of reconstructed images corresponding to different pieces of geometry information. The deciding unit decides geometry information for improving the image quality based on the image quality evaluating unit and the image quality evaluation value. The geometry information is a distance from the focal position of the X-ray tube to the X-ray detector.
(第1の実施形態)
本実施形態に係るX線CT装置について、図1を参照しながら説明する。図1に示すように、X線CT装置1は、入力インターフェイス回路10と、制御回路20と、高電圧発生器31と、X線管32と、X線検出器41と、データ収集回路42と、再構成回路50と、記憶回路60と、架台70と、架台駆動部71と、寝台80と、ディスプレイ90と、を備える。制御回路20は、機能として、架台制御機能201と、X線制御機能202と、寝台制御機能203と、画質評価機能204と、補正機能205と、決定機能206と、を有する。寝台80は、被検体を載置する天板801と、制御回路20の寝台制御機能203によって制御される寝台駆動部802と、を有する。
(First embodiment)
An X-ray CT apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the X-ray CT apparatus 1 includes an
入力インターフェイス回路10は、マウス、トラックボール、ジョイスティック、押しボタン、タッチパネル、タッチパッド、キーボードなどで構成され、操作者による入力を受け付ける。入力インターフェイス回路10は、例えば、検査予約や患者登録に必要な情報、あるいは撮影条件の情報の入力を受け付ける。
The
なお、入力インターフェイス回路10をタッチパネルで構成する場合には、入力インターフェイス回路10が、ディスプレイ90の機能を兼ね備えるように構成しても構わない。
When the
制御回路20は、プロセッサである。以下の説明において用いる「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。 The control circuit 20 is a processor. The term “processor” used in the following description is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (for example, a simple programmable device). It means a circuit such as a logic device (Simple Programmable Logic Device: SPLD), a complex programmable logic device (Complex Programmable Logic Device: CPLD), or a field programmable gate array (FPGA). The processor is not limited to being configured as a single circuit for each processor, but may be configured as one processor by combining a plurality of independent circuits to realize its function.
本実施形態における、架台制御機能201と、X線制御機能202と、寝台制御機能203と、画質評価機能204と、補正機能205と、決定機能206とは、プロセッサ上で実行可能なプログラムの形態で、プロセッサの回路内に組み込まれた記憶領域または記憶回路60に記憶されている。各機能に対応するプログラムを読み出した状態の制御回路20は、図1の制御回路20内に示された各機能を有することになる。図1は、架台制御機能201と、X線制御機能202と、寝台制御機能203と、画質評価機能204と、補正機能205と、決定機能206とをプロセッサである1つの制御回路20が実現する一例である。
In the present embodiment, the
記憶回路60は、磁気ディスク(例えばハードディスク)やフラッシュメモリ(例えばソリッドステートドライブ、USBメモリ、メモリカード)、あるいは光学ディスク(例えばCD、DVD)に情報の読み書きを行う回路などで構成される。また、記憶回路60がX線CT装置1を構成する他の構成物と接続する形態は、内部回路によって接続される形態に限らず、外部接続されていても構わない。外部接続される記憶回路60は、例えばUSB接続による外付けハードディスクやLAN(Local Area Network)ケーブルを介したNAS(Network Attached Storage)などである。なお、記憶回路60は、特許請求の範囲における記憶部の一例である。
The
制御回路20のX線制御機能202は、例えば、管電圧や管電流、撮影時間などの撮像条件に基づいて、高電圧発生器31を制御する。撮像条件は、例えば、記憶回路60にあらかじめ記憶されているスキャンプランの情報をX線制御機能202が読み出すことができる。また、図示しない、X線CT装置1の外部の病院情報システム(Hospital Information System:HIS)や放射線科情報システム(Radiology Information System:RIS)といった医用情報管理システムから、撮像条件を取得してもよい。さらには、入力インターフェイス回路10が操作者から受け付けた入力情報を撮像条件として、X線制御機能202が高電圧発生器31を制御するように構成してもよい。
The
高電圧発生器31は、X線制御機能202による制御に基づいて高電圧を発生させ、X線管32に供給する。
The
X線管32は、X線をX線検出器41に向けてX線を照射する。また、X線管32の付近には、X線管32から照射されるX線の照射範囲を調整するX線絞り321が設けられる。X線絞り321は、例えば、X線を遮蔽する材質で構成された複数枚の板状部材である。
The
回転部33は、X線管32やX線検出器41を回転可能なように支持する支持部材である。例えば、X線管32とX線検出器41とが対向した状態で、ともに被検体の体軸周りの円軌道上を回転するRotate/Rotate方式をとる場合には、回転部33は、X線管32とX線検出器41とを支持する。図1は、一例として、Rotate/Rotate方式のX線CT装置1を示している。以下の説明において、X線CT装置1は、Rotate/Rotate方式を前提として説明するが、Stationary/Rotate方式でもよい。Stationary/Rotate方式のX線CT装置1は、被検体の体軸周りを取り囲むようにX線検出器41が配置され、X線管32が被検体周りの円軌道上を回転する。Stationary/Rotate方式のX線CT装置1の回転部33は、X線管32を支持する。
The rotating unit 33 is a support member that rotatably supports the
架台70は、高電圧発生器31とX線管32とX線検出器41とデータ収集回路42とを含んで構成される。架台70に含まれる構成物は、高電圧発生器31とX線管32とX線検出器41とデータ収集回路42とに限らず、他の構成物を含んでもよい。架台70は、回転部33の回転軸を所定の角度傾けて撮影を行うために、傾斜させられるように構成してもよい。以下、架台70を傾斜させて被検体を撮影する際に設定する、水平方向に対する回転部33の回転軸の傾き角度をチルト角度と呼ぶ。
The gantry 70 includes a high-
制御回路20の架台制御機能201は、架台駆動部71を制御する。架台制御機能201は、例えば、回転速度やチルト角度に基づいて架台駆動部71を制御する。回転速度は、例えば、回転部33が1回転するのに要する時間を指定することによって設定される。回転速度やチルト角度の情報は、例えば、入力インターフェイス回路10において受け付けてもよいし、外部の医用情報管理システムから取得してもよい。さらには、回転速度の既定値をあらかじめ定めて記憶回路60に記憶させておき、撮像条件設定時に自動的に読み出してもよい。
The
架台駆動部71は、架台制御機能201による制御に基づき、回転部33を所定の回転速度で回転駆動させる。水平方向をX軸、垂直方向をY軸とするとき、回転部33は、X軸とY軸に直交するZ軸を回転軸として、XY平面を回転駆動する。また、架台のチルト角度を変更する場合は、架台駆動部71は、架台制御機能201による制御に基づき、架台70を所定のチルト角度で傾ける。このとき、回転部33は、Z軸に対してチルト角度分傾いた回転軸周りに回転する。
The
X線検出器41は、X線管32から照射されて被検体を透過したX線、あるいは被検体を透過せずに入射してくるX線を検出する。X線検出器41は、X線を検出するための複数のX線検出素子を有する。X線検出器41は、XY平面に沿った方向に複数チャネルのX線検出素子を有する。ここで、X線検出器41のXY平面に沿った方向をチャネル方向と呼ぶこととする。また、X線検出器41は、スライス方向に関して多列のX線検出素子を有するように構成してもよい。X線検出素子は、X線の強度に応じたアナログ信号をデータ収集回路42に出力する。
The
データ収集回路42は、例えば、積分アンプとA/D変換器とを含んで構成される。データ収集回路42は、X線検出器41により出力されるアナログ信号を、あらかじめ決められたデータの収集タイミングで積分アンプにおいて時分割する。このデータの収集タイミングは、例えば、先述した撮像条件に基づいて設定することができる。続いて、データ収集回路42は、A/D変換器により時分割されたアナログ信号を、ディジタルの投影データに変換する。以下では、このディジタル化された投影データのことを、単に投影データと呼ぶ。
The
再構成回路50は、データ収集回路42によって出力された投影データと、投影データの収集に関する機器の位置情報であるジオメトリ情報とに基づいて再構成画像を生成する。なお、再構成回路50は、特許請求の範囲における再構成部の一例である。投影データの収集に関する機器は、例えば、X線管32や、X線検出器41や、回転部33などである。再構成回路50は、投影データに基づいて、例えばコンボリューション逆投影処理を行うことにより、再構成画像を生成する。再構成回路50は、画像再構成のための逆投影処理において、X線管32の焦点位置の情報に基づき、再構成画像の各画素に逆投影するX線検出素子のデータを決定する。ジオメトリ情報は、X線管32の焦点位置を特定するための情報である。
The
ジオメトリ情報として扱うことが可能なパラメータは、回転部33の回転角度ごとに無数存在するが、支配的な要素を選択して用いることができる。ジオメトリ情報は、例えば、X線管32の焦点位置からX線検出器41のX線検出素子までの距離である。また、ジオメトリ情報は、X線管32の焦点位置から回転部33の回転中心までの距離であってもよい。さらには、チルト角度やスライス面における上下左右の変位、Z軸方向の変位をジオメトリ情報に含めてもよい。ジオメトリ情報としてどのような情報を用いるかは、投影データの収集に関する機器の駆動方式(例えば、ベルトドライブ、ダイレクトドライブなど)や、チルト角度を設定可能な架台を有するX線CT装置1であるか、投影データの収集に関する機器の回転が垂直面と水平面のいずれで行われているか、などの情報に基づいて定めることができる。
There are innumerable parameters that can be handled as geometry information for each rotation angle of the rotation unit 33, but a dominant element can be selected and used. The geometry information is, for example, the distance from the focal position of the
再構成回路50が生成した再構成画像は、記憶回路60に記憶される。あるいは、再構成画像は、図示しない、DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine)規格の医用画像データを取得して保存する画像保存通信システム(PACS:Picture Archiving and Communication System)にネットワークインターフェースを介して送信し、記憶させてもよい。
The reconstructed image generated by the reconstructing
ディスプレイ90は、例えば、液晶ディスプレイパネルやプラズマディスプレイパネル、有機エレクトロルミネッセンスパネルなど、任意の表示デバイスで構成される。ディスプレイ90は、例えば、入力インターフェイス回路10での入力を支援するGUI(Graphical User Interface)を表示する。また、ディスプレイ90は、例えば、再構成回路50で生成した再構成画像やその再構成画像に画像処理を加えた画像を表示する。
The
寝台80は、X線CT装置1の撮像領域に被検体を移動させる装置である。寝台80は、上面に被検体を載置する天板801を有する。天板801は、寝台駆動部802により、天板801の長手方向に移動する。また、寝台80は、寝台駆動部802が駆動することにより、上下方向に移動させられるように構成してもよい。
The
制御回路20の寝台制御機能203は、寝台駆動部802を制御する。寝台制御機能203は、例えば、現在の天板801の位置に対して上下方向にどの程度移動させるかを定める移動量や床面などの基準点に対してどの程度の高さに変更するかを定める目標位置の情報に基づいて寝台駆動部802を制御する。移動量や目標位置の情報は、例えば、入力インターフェイス回路10において受け付けてもよいし、外部の医用情報管理システムから取得してもよい。さらには、移動量や目標位置の既定値をあらかじめ定めて記憶回路60に記憶させておき、撮像条件設定時に自動的に読み出し可能なようにしてもよい。
The
制御回路20の画質評価機能204は、例えば、評価用のファントムをスキャンして得られる再構成画像に対して、画質を評価するために数値化した、画質を表す画質評価値を出力する。ファントムは、例えば、球状のビーズなどの構造物を有する。ビーズは、例えば、その周囲に充填された水やポリプロピレンなどの物質よりも再構成画像上で識別可能な程度にX線吸収量が高い、またはX線吸収量が低い物質で構成することが好ましい。X線吸収量が高い物質は、例えば、アルミニウムやプラスチックなどである。X線吸収量が低い物質は、例えば、空気である。また、ファントムのサイズや形状、および寝台80への取り付け位置、さらにはファントムの内部のビーズの位置は、既知の情報として、例えば、記憶回路60に記憶されて読み出し可能である。なお、画質評価機能204は特許請求の範囲における画質評価部の一例である。以下、球状のビーズを例にとって説明するが、ファントム内部に設けられた構造物の形状や大きさを限定することは意図していない。
The image
画質評価機能204は、例えば、再構成画像の鮮鋭度を画質評価値として用いる。再構成画像の鮮鋭度とは、再構成画像に映し出される像の輪郭が、どの程度はっきりしているかを示す値である。
The image
図2は、再構成画像の鮮鋭度を説明するための図である。横軸は、再構成画像の、ある1つのピクセル列を示す。縦軸は、各ピクセルに対応するCT値である。CT値は、ピクセルごとに定まるので、CT値のピクセル列方向の分布は、本来離散的であるが、図2では連続的に変化するものとして示している。 FIG. 2 is a diagram for explaining the sharpness of the reconstructed image. The horizontal axis indicates a certain pixel column of the reconstructed image. The vertical axis is the CT value corresponding to each pixel. Since the CT value is determined for each pixel, the distribution of the CT value in the pixel column direction is originally discrete, but is shown in FIG. 2 as continuously changing.
図2において、PE点をエッジとして、CT値が急峻に変化するCT値分布D1は、ファントム中の既知のビーズ位置から求まる、理論上のCT値分布である。一方、CT値分布D1に比べて、PE点近傍でCT値が緩やかに変化するCT値分布D2は、実際にファントムをスキャンして得られる再構成画像に対応するCT値分布である。CT値分布D2がCT値分布D1と比較して、PE点で緩やかにCT値が変化するのは、例えば、X線管32またはX線検出器41、あるいはそれらを支持する回転部33など、投影データの収集に関する機器の望まない変位が生じるからである。望まない変位は、例として、振動によるブレや、歪み、ねじれ、回転速度のムラなどが挙げられる。
2, the edge P E point, CT value distribution D 1 of CT value changes steeply is determined from the known bead position in phantom, a CT value distribution of the theoretical. On the other hand, as compared to CT value distribution D 1, CT value distribution D 2 the CT value gradually changes in P E near the point is the CT value distribution which corresponds to the reconstructed image actually obtained by scanning the phantom . And CT value distribution D 2 is compared with the CT value distribution D 1, the gently CT value P E point is changed, for example, rotating
鮮鋭度を数値的に取り扱うため、例えば、CT値分布D2の下端をB1、上端をB2と定める。さらに、CT値分布D2のPE点における接線Gの傾き角度をφと定める。接線Gは、図2において、一点鎖線で示した。接線GとB=B1との交点と、接線GとB=B2との交点との2交点の、ピクセル列方向の幅を変化領域Uと定める。変化領域Uは、CT値が変化する領域である。数式として表現すると、U=(B2−B1)/tanφとなる。変化領域Uは、CT値が変化する点において、どれだけ急峻にCT値分布が変化するかを示す。変化領域Uは値が小さいほどCT値分布が急峻な変化をする。つまり、変化領域Uが小さいほど、鮮鋭度が高い。鮮鋭度として変化領域Uの値を用いることにより、鮮鋭度を数値的に扱うことができる。なお、鮮鋭度は、上述の変化領域Uの値に限らず、任意の指標を用いて構わない。 To handle sharpness numerically, for example, the lower end of the CT value distribution D 2 B 1, define the upper and B 2. Further, the inclination angle of the tangential line G in P E point CT value distribution D 2 defined as phi. The tangent line G is shown by a dashed line in FIG. Determining the intersection of the tangent line G and B = B 1, a 2 intersection of the intersection of the tangent line G and B = B 2, the width of the pixel column direction and the change region U. The change area U is an area where the CT value changes. Expressed as a mathematical expression, U = (B 2 −B 1 ) / tan φ. The change area U indicates how sharply the CT value distribution changes at the point where the CT value changes. The smaller the value of the change area U, the steeper the CT value distribution. That is, the smaller the change area U, the higher the sharpness. By using the value of the change area U as the sharpness, the sharpness can be treated numerically. Note that the sharpness is not limited to the value of the above-mentioned change area U, and an arbitrary index may be used.
上述の手順に従って画質評価機能204により出力された画質評価値は、記憶回路60に記憶され、適宜読み出し可能となる。
The image quality evaluation value output by the image
制御回路20の補正機能205は、再構成回路50が再構成画像を生成する際に用いるジオメトリ情報を変化させる。なお、補正機能205は、特許請求の範囲における補正部の一例である。また、本実施形態では、X線管32の焦点位置からX線検出器41の検出素子までの距離をジオメトリ情報として説明する。
The
補正機能205は、投影データの収集に関する機器の位置情報を表すジオメトリ情報を変化させる。再構成回路50は、補正機能205によって変化させられた異なるジオメトリ情報に対応する複数の再構成画像を生成する。補正機能205は、例えば、補正用ファントムの再構成画像を生成するためのジオメトリ情報を変化させる。補正機能205は、補正用ファントムの再構成画像を生成するためのジオメトリ情報を変化させ、後述する決定機能206が、画質が良くなるジオメトリ情報を決定する。決定されたジオメトリ情報は、検査の対象となる被検体の再構成画像を生成する際に用いる。
The
本実施形態において、最終的に決定されるジオメトリ情報は、投影データの収集に関する機器の回転軌跡の全周に亘ってジオメトリ情報を均等に変化させて求める。換言すると、スキャンにより得られる全てのビュー方向の投影データに関して、各ビュー方向のジオメトリ情報は同程度に変化させられる。なお、回転軌跡上で投影データが取得される角度範囲は、例えば、被検体に対して全方位からX線を照射するフルスキャンであれば、0度から360度までである。また、ハーフスキャンであれば、0度から(180度+ファン角度)となる。以下では、フルスキャンを想定する。 In the present embodiment, the finally determined geometry information is obtained by uniformly changing the geometry information over the entire circumference of the rotation trajectory of the device related to the collection of projection data. In other words, with respect to projection data in all view directions obtained by scanning, the geometry information in each view direction is changed to the same extent. The angle range over which projection data is acquired on the rotation trajectory is, for example, from 0 degrees to 360 degrees in the case of a full scan in which the subject is irradiated with X-rays from all directions. In the case of a half scan, the angle is from 0 degrees to (180 degrees + fan angle). In the following, a full scan is assumed.
図3は、回転軌道の半径方向に沿った、補正機能205によるジオメトリ情報の変更を、X線管32の焦点位置に関して説明する図である。X線管32の焦点位置は丸印で示した。X線管32やX線検出器41、回転部33の回転中心をバツ印で示した。なお、X線絞り321は、図3においては、位置が変わらないものとして例示しているので、X線管32の焦点位置が変化することによって、破線で示されたX線の照射範囲が変化している。
FIG. 3 is a diagram illustrating a change in geometry information by the
補正機能205は、回転軌道の半径方向に沿って、X線管32の焦点位置からX線検出器41の検出素子までの距離を変化させる。X線管32の焦点位置は、例えば、現在設定されているX線管32の焦点位置である位置Pを回転中心Oから最も離れたX線管32の焦点位置である位置a1と回転中心に最も近いX線管32の焦点位置である位置b1との間で変化させる。換言すると、ジオメトリ情報は、位置a1からX線検出器41の検出素子までの距離を最大値とし、位置b1からX線検出器41の検出素子までの距離を最小値とする。さらに言い換えると、図3に示す、位置a1と位置b1との距離Rを所定の範囲とし、ジオメトリ情報は、距離Rの範囲内で補正機能205により変化させられる。ジオメトリ情報を変化させる範囲である距離Rは、例えば、X線管32や、X線検出器41、回転部33などの投影データの収集に関する機器が、回転時に最大でどの程度、理論上の位置から変位するかを示す最大変位量に基づいて設定することができる。換言すると、最大変位量以下の範囲で、ジオメトリ情報を変化させる。例えば、X線管32の焦点位置の最大変位量は、回転部33が回転時の遠心力によって歪んだ時の変位量を、シミュレーションや実測の結果に基づいてあらかじめ計測しておくことができる。シミュレーションする場合においては、例えば架台70のチルト角度の情報を用いてもよい。
The
決定機能206は、補正機能205によりジオメトリ情報を変化させて得られる再構成画像の画質評価値が、ジオメトリ情報を変化させる前よりも良くなる場合に、変更後のジオメトリ情報を、例えば、記憶回路60に記憶させる。ジオメトリ情報の変更を繰り返し、決定機能206により最終的に決定されるジオメトリ情報を、再構成回路50は実際の検査の対象となる被検体の投影データの再構成に用いる。ジオメトリ情報の変更は、例えば、再構成画像の画質評価値が極大となるまで繰り返す。再構成画像の画質評価値が極大となっているかは、補正機能205によって変更されたジオメトリ情報を用いて生成した再構成画像に対して、再び画質評価機能204による画質評価値の出力を行うという手順を繰り返し行うことによって判定する。また、ジオメトリ情報の更新は、再構成画像の画質評価値が、あらかじめ定める閾値以上になった時点で終了するようにしてもよい。さらに、例えば、画質評価値の極大点の探索と、画質指標値に対する閾値処理との双方を組み合わせて、ジオメトリ情報の更新を終了するかを判定するようにしてもよい。なお、ジオメトリ情報を変化させるときに、どの程度細かくジオメトリ情報の値を変化させるかは任意である。なお、決定機能206は、特許請求の範囲における決定部の一例である。
When the image quality evaluation value of the reconstructed image obtained by changing the geometry information by the
なお、図3では、ジオメトリ情報を変化させることによって、回転中心Oに対するX線管32の焦点位置が変化している。しかしながら、あくまでも図3は例であり、ジオメトリ情報を変化させることは、X線検出器41の位置を変化させることとみなしてもよい。また、X線管32の焦点位置とX線検出器41の位置とをともに変化させることとみなしてもよい。また、X線管32のX線照射面側に備えられる、図示しないウエッジなどのX線管32の周辺装置が変位した場合についても、X線管32の位置を変化させることによって、実質的にジオメトリ情報のずれを補正することが可能である。
In FIG. 3, the focal position of the
以上では、2次元的な画像再構成について説明したが、X線のZ軸方向の広がりを考慮した3次元的な画像再構成においてジオメトリ情報の補正を行うことも可能である。3次元的な画像再構成とは、例えば、コーンビーム再構成である。コーンビーム再構成におけるジオメトリ情報の補正では、例えば、スライス方向の多列のX線検出素子のうち、ある列のジオメトリ情報に関して、上述したジオメトリ情報の変更を繰り返す。ある列において最終的に決定されたジオメトリ情報は、他の列に適用してもよい。つまり、チャネル方向の位置が同じであれば、既に最終的に決定されている他の列のジオメトリ情報を転用してもよい。また、チャネル方向の列ごとに、画質が良くなるジオメトリ情報の決定を行ってもよい。 Although the two-dimensional image reconstruction has been described above, it is also possible to correct the geometry information in the three-dimensional image reconstruction in consideration of the spread of the X-ray in the Z-axis direction. The three-dimensional image reconstruction is, for example, cone beam reconstruction. In the correction of the geometry information in the cone beam reconstruction, for example, among the multi-row X-ray detection elements in the slice direction, the above-described change of the geometry information is repeated with respect to the geometry information of a certain row. The geometry information finally determined in one column may be applied to another column. That is, if the positions in the channel direction are the same, the geometry information of another column that has already been finally determined may be diverted. In addition, for each column in the channel direction, geometry information that improves image quality may be determined.
なお、上述した、画質が良くなるジオメトリ情報の決定は、検査の対象となる被検体のスキャンの度に必ずしも要求されるものではない。例えば、X線CT装置1の備え付け作業が終了した後に、一度、回転速度などを含む複数の撮像条件の下で補正位置座標を取得しておけば、被検体が変わっても継続して用いることができる。ただし、例えばX線管32やX線検出器41のような重量が比較的大きい構造物の交換を行った場合は、再度、ジオメトリ情報の変更によって再構成画像の画質が良くなるかを試みることが好ましい。
Note that the above-described determination of the geometry information that improves the image quality is not necessarily required every time the subject to be inspected is scanned. For example, after the installation work of the X-ray CT apparatus 1 is completed, once the correction position coordinates are acquired under a plurality of imaging conditions including the rotational speed, the use is continued even if the subject changes. Can be. However, when a relatively heavy structure such as the
図4は、ファントムのスキャンからジオメトリ情報の決定までの流れを示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing a flow from scanning of a phantom to determination of geometry information.
ステップS1では、操作者によって寝台80の天板801に載置されたファントムをスキャンする。ファントムをスキャンして得られた投影データは、再構成回路50に送られる。
In step S1, the operator scans the phantom placed on the
ステップS2では、再構成回路50が、投影データに基づいて再構成画像を生成する。このとき再構成回路50が再構成画像を生成する際に用いるジオメトリ情報は、例えば記憶回路60にあらかじめ記憶されている初期値を用いる。
In step S2, the
ステップS3では、画質評価機能204が、再構成回路50により生成された再構成画像の画質を評価し、画質評価値を出力する。
In step S3, the image
ステップS4では、決定機能206が、再構成画像の画質がジオメトリ情報を変化させる前よりも良くなっているかを判定し、画質が十分であればステップS6に進む。画質評価値が極大となるジオメトリ情報を最終的なジオメトリとして確定する場合、例えば、ジオメトリ情報を変更して得られる画質評価値が、増加傾向から減少に転じることを契機として、再構成画像の画質が十分であると判定する。また、画質評価値が、あらかじめ定めた閾値を超えたジオメトリ情報を最終的なジオメトリとして確定する場合、ジオメトリ情報を変更して得られる画質評価値が閾値を超えたことを契機として、画質が十分であると判定する。決定機能206により画質が十分であると判定されると、ステップS6に進み、画質が十分でなければ、ステップS5に進む。
In step S4, the
ステップS5では、補正機能205が、再構成画像を生成するためのジオメトリ情報を変更する。補正機能205によるジオメトリ情報の変更後、ステップS2に戻る。
In step S5, the
ステップS6では、ジオメトリ情報を確定する。ステップS4において、画質評価値が極大となる場合を画質が十分であることとみなした場合は、画質評価値が極大となったジオメトリ情報を、最終的に検査の対象となる被検体の再構成画像の生成に用いるジオメトリ情報として確定する。ステップS4において、画質評価値があらかじめ定めた閾値を超えた場合を画質が十分であることと見なした場合は、最後に画質を評価した時点のジオメトリ情報を最終的に検査の対象となる被検体の再構成画像の生成に用いるジオメトリ情報として確定する。確定されたジオメトリ情報は、記憶回路60に記憶され、一連のフローが終了する。
In step S6, geometry information is determined. In step S4, when the case where the image quality evaluation value is maximum is considered to be sufficient image quality, the geometry information having the maximum image quality evaluation value is finally reconstructed for the subject to be inspected. Determined as geometry information used to generate an image. In step S4, when it is considered that the image quality is sufficient when the image quality evaluation value exceeds a predetermined threshold, the geometry information at the time when the image quality was last evaluated is finally determined as the object to be inspected. It is determined as geometry information used for generating a reconstructed image of the sample. The determined geometry information is stored in the
上述したフローのステップS2からS5において、反復処理を行っているが、反復処理を行う代わりに、例えば行列計算によって、一度に複数のジオメトリ情報について画質評価値を求め、画質が十分であるかを評価してもよい。 In steps S2 to S5 of the flow described above, the repetition processing is performed. Instead of performing the repetition processing, image quality evaluation values are obtained for a plurality of pieces of geometry information at a time by, for example, matrix calculation, and whether the image quality is sufficient is determined. May be evaluated.
基本的には、ジオメトリ情報を確定するには、1スキャン、つまりX線管32が1回転するうちに得られる投影データが取得されればよい。ただし、再構成画像にノイズが含まれていることが判明した場合には、再度、ジオメトリ情報を確定するためのフローを実行してもよい。また、2スキャン以上して得られる投影データに基づいて、フローチャートで説明したジオメトリ情報の確定を行ってもよい。
Basically, in order to determine the geometry information, projection data obtained during one scan, that is, one rotation of the
また、ステップS4において、再構成画像の画質が十分でなければステップS5に進んでジオメトリ情報の変更を行う流れとなっているが、所定の範囲内で設定され得るジオメトリ情報を全て試しても再構成画像の画質が十分であると評価されなかった場合は、試行したジオメトリの値のうち、再構成画像の画質が最良であるジオメトリ情報を最終的なジオメトリ情報として設定してもよい。 Also, in step S4, if the image quality of the reconstructed image is not sufficient, the flow proceeds to step S5 to change the geometry information. However, even if all pieces of geometry information that can be set within a predetermined range are tried, the If the image quality of the constituent image is not evaluated to be sufficient, the geometry information having the best image quality of the reconstructed image may be set as the final geometry information among the values of the tried geometry.
以上説明したX線CT装置1では、補正機能205は、評価用のファントムをスキャンして得られる投影データのジオメトリ情報を変化させることにより、画質が良くなるジオメトリ情報を求めていた。しかしながら、補正機能205が用いる投影データは、評価用のファントムをスキャンして得られるものに限らない。例えば、同一のX線CT装置1で以前に患者を被検体としてスキャンして得られる投影データを用いてもよい。この場合は、評価用ファントムと異なり、再構成画像の画質を判断する上で基準となるビーズなど対象物の位置が事前に分かっていないため、操作者が、例えば、入力インターフェイス回路10などを介して、再構成画像上で基準となる領域を指定する。これにより、評価用ファントムを用いた場合と同様な効果を得ることができる。
In the X-ray CT apparatus 1 described above, the
上述した第1の実施形態に係るX線CT装置1によれば、画質評価機能204が、ファントムをスキャンして得た投影データに基づく再構成画像の画質を評価し、画質評価値を出力する。また、補正機能205は、画質評価機能204により出力された画質評価値に基づいて、ジオメトリ情報を確定する。最終的に確定されるジオメトリ情報は、検査の対象である被検体の再構成画像を再構成回路50が生成するときに用いる。
According to the X-ray CT apparatus 1 according to the first embodiment, the image
これにより、X線CT装置1において、X線管32やX線検出器41、回転部33など、投影データの収集に関する機器に望まない変位が生じても、その変位による再構成画像の画質の低下を低減することができる。また、望まない変位を検出するための測定器などを設ける必要がなく、計算処理によって画質向上を図ることができるため、従来のX線CT装置においても、本実施形態に係る画質評価機能204や補正機能205を実現することができる。
Thus, in the X-ray CT apparatus 1, even if an undesired displacement occurs in a device related to collection of projection data, such as the
また、X線CT装置1は、画質評価機能204と補正機能205とによってジオメトリ情報を確定させる際に、ジオメトリ情報を所定の範囲内で変化させている。ジオメトリ情報を変化させる範囲は、例えば、X線管32や、X線検出器41、回転部33など、投影データの収集に関する機器が回転時に動き得る構造上の最大変位量に基づいて設定される。これにより、無作為にパラメータを振って画質が向上する点を探す場合とは異なり、ジオメトリ情報を確定させるのに必要な計算量の増加を抑制することができる。
The X-ray CT apparatus 1 changes the geometry information within a predetermined range when the geometry information is determined by the image
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係るX線CT装置1は、補正機能205において、X線管32の焦点位置の回転軌道上の位置ごとにジオメトリ情報を変化させる。以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と重複する内容は省略する。また、図面の符号についても、第1の実施形態と共通な箇所には、同じ符号を付して説明する。
(Second embodiment)
In the X-ray CT apparatus 1 according to the second embodiment, the
補正機能205は、ジオメトリ情報をある所定の範囲内で変化させる。第1の実施形態では、投影データの収集に関する機器の回転軌跡の全周に亘ってジオメトリ情報を均等に変化させていたが、本実施形態では、X線管32の焦点位置の回転軌道上の位置ごとに、つまり回転角度ごとに、ジオメトリ情報を変化させる。変化させたジオメトリ情報に基づく再構成画像の画質評価値が、変化前に比べて向上しているかどうかは、第1の実施形態と同様に、画質評価機能204が評価する。
The
補正機能205がジオメトリ情報を変化させる範囲は、例えば、投影データの収集に関する機器が回転時の遠心力や重力などの影響によって歪んだ時に変位しうる量の最大値を、シミュレーションや実測の結果に基づいてあらかじめ計測しておくことで設定できる。投影データの収集に関する機器として、例えば回転部33の最大変位量をシミュレーションで求める場合は、X線管32やX線検出器41の重量や設定された回転部33の回転速度、架台70のチルト角度などの任意の情報を用いる。
The range in which the
補正機能205がジオメトリ情報を変化させる範囲は、例えば、投影データの収集に関する機器の回転軌道の半径方向の力を考慮する。例えば、回転軌道の中で、遠心力などによりX線管32の焦点位置からX線検出器41までの距離が理論値よりも長くなる箇所があらかじめ分かっていれば、その箇所において画質が良くなるか評価するジオメトリ情報が、理論値よりも大きな値となるように、ジオメトリ情報を変化させる範囲を設定すればよい。さらに例えば、重力などにより、X線管32の焦点位置からX線検出器41までの距離が理論値よりも短くなる箇所があらかじめ分かっていれば、その箇所において画質が良くなるか評価するジオメトリ情報が、理論値よりも小さな値となるように、ジオメトリ情報を変化させる範囲を設定すればよい。
以上のように、ジオメトリ情報を変化させる範囲は、経験則や物理法則に基づいて、適宜設定して構わない。
The range in which the
As described above, the range in which the geometry information is changed may be appropriately set based on empirical rules or physical laws.
なお、例えば、ある回転角度において確定されたジオメトリ情報は、その回転角度の近傍の回転角度におけるジオメトリ情報の確定のために参照してもよい。投影データの収集に関する機器には望まない変位が生じる可能性があるものの、近傍の回転角度のジオメトリ同士では、極端にジオメトリ情報が変化することはないと考えられるため、既に確定された近傍の回転角度のジオメトリ情報を参照して、ジオメトリ情報を確定させることができる。 For example, the geometry information determined at a certain rotation angle may be referred to for determining the geometry information at a rotation angle near the rotation angle. Although there is a possibility that undesired displacement may occur in the equipment related to the acquisition of projection data, it is considered that the geometry information does not change extremely between geometries with neighboring rotation angles. The geometry information can be determined by referring to the angle geometry information.
補正機能205がジオメトリ情報を変化させる範囲は、上述した例のほか、投影データの収集に関する機器の回転速度のムラの周期性をシミュレーションした結果や実測値に基づいていてもよい。あらかじめ回転速度のムラの周期性をシミュレーションないし実測しておき、その結果に基づいて、補正機能205がジオメトリ情報を変化させる範囲を定める。回転速度は、撮像条件としていくつかの設定値があらかじめ記憶回路60に記憶されている。回転速度のムラの周期、つまり望まない変位のパターンは、撮像条件として設定可能な回転速度の設定値に対応付けて、記憶回路60に記憶させておくことができる。回転速度のムラの周期性は、例えば、架台70のチルト角度を用いて推定してもよい。
The range in which the
図5は、回転軌道の半径方向に沿った、補正機能205による回転角度ごとのジオメトリ情報の変更を、X線管32の焦点位置に関して説明する図である。X線管32の焦点位置は丸印で示した。X線管32やX線検出器41、回転部33の回転中心をバツ印で示した。なお、X線絞り321は、図5においては、位置が変わらないものとして例示しているので、X線管32の焦点位置が変化することによって、破線で示されたX線の照射範囲が変化している。
FIG. 5 is a diagram for explaining the change of the geometry information for each rotation angle by the
図5において、位置P11に設定されている焦点位置は、位置a11へと変化させられる。一方で、位置P12に設定されている焦点位置は、位置a12へと変化させられる。位置P11に設定されていた焦点位置の変位量はΔR1で、位置P12に設定されていた焦点位置の変位量はΔR2である。図5に例示するΔR1とΔR2とは異なっている。つまり、回転角度ごとにジオメトリ情報の変化量が異なっている。換言すると、X線管32の焦点位置からX線検出器の検出素子までの距離は、X線管32の焦点位置の回転軌道上の回転角度ごとに異ならせることができる。
In FIG. 5, the focal position set at the position P11 is changed to a position a11. On the other hand, the focal position set at the position P12 is changed to the position a12. The displacement of the focal position set at the position P11 is ΔR1, and the displacement of the focal position set at the position P12 is ΔR2. ΔR1 and ΔR2 illustrated in FIG. 5 are different. That is, the amount of change in the geometry information differs for each rotation angle. In other words, the distance from the focal position of the
図4に示す、ファントムをスキャンしてからジオメトリ情報を確定するまでの流れを示すフローチャートは第1の実施形態においても説明したが、第2の実施形態においては、以下のステップにおける処理が異なる。 Although the flowchart shown in FIG. 4 showing the flow from scanning the phantom to determining the geometry information has also been described in the first embodiment, the processing in the following steps differs in the second embodiment.
ステップS4において、再構成画像の画質が十分でないと判定された場合、ステップS5において、補正機能205は、投影データの収集に関する機器の、回転軌道上における回転角度ごとにジオメトリ情報を変化させる。ステップS5に入った段階でのジオメトリ情報が変更されると、ステップS2に戻る。
If it is determined in step S4 that the image quality of the reconstructed image is not sufficient, in step S5, the
なお、回転軌道上の全ての回転角度のうち、一部の回転角度に対応するジオメトリ情報を変更してステップS2に戻り、再構成画像を生成させてもよい。 Note that among all the rotation angles on the rotation trajectory, the geometry information corresponding to a part of the rotation angles may be changed, and the process may return to step S2 to generate a reconstructed image.
上述した第2の実施形態に係るX線CT装置1によれば、画質評価機能204と補正機能205とによって、検査の対象となる被検体の再構成画像を生成するためのジオメトリ情報を確定させる際に、ジオメトリ情報を、回転角度ごとに所定の範囲内で変化させている。ジオメトリ情報を変化させる範囲は、例えば、X線管32やX線検出器41の回転軌道上の位置ごとに、つまり回転角度ごとに、ジオメトリ情報を変化させる。これにより、遠心力や重力などの影響で、画質が良くなるジオメトリ情報が回転角度ごとに異なる場合にも対応することができる。
According to the X-ray CT apparatus 1 according to the second embodiment described above, the image
また、ある回転角度において確定されたジオメトリ情報は、その回転角度の近傍の回転角度におけるジオメトリ情報の確定のために参照してもよい。これにより、回転角度ごとに独立してジオメトリ情報を確定させる場合に比べて、計算量の増加を抑えることができる。 Further, the geometry information determined at a certain rotation angle may be referred to for determining the geometry information at a rotation angle near the rotation angle. Thus, it is possible to suppress an increase in the amount of calculation as compared with a case where the geometry information is independently determined for each rotation angle.
(変形例1)
上述した第1の実施形態および第2の実施形態では、X線管32やX線検出器41などの、投影データの収集に関する機器のXY平面におけるチャネル方向のジオメトリ情報の補正について説明したが、寝台80の天板801のZ軸方向の位置をジオメトリ情報の補正の際に考慮してもよい。
(Modification 1)
In the first and second embodiments described above, the correction of the geometry information in the channel direction on the XY plane of the device related to the collection of projection data, such as the
Z軸方向の望まない変位は、例えば、被検体を架台70の開口部へ送りながら被検体をスキャンする、ヘリカルスキャンを行う際に生じる。寝台80の天板801は、被検体が載置されてZ軸方向に沿って移動するが、例えば、寝台駆動部802が天板801に駆動力を供給して移動させる送り速度が、設定上の理論値とは異なることがある。補正機能205は、例えば、コーンビーム再構成において、X線検出器41のX線検出素子の列ごとにジオメトリ情報を変化させて、ジオメトリ情報を確定させる。
Undesirable displacement in the Z-axis direction occurs, for example, when performing a helical scan that scans the subject while sending the subject to the opening of the gantry 70. The
変形例1に係る構成により、寝台80の天板801の送り速度のムラが再構成画像に及ぼす画質劣化の影響を低減することができる。
With the configuration according to the first modification, it is possible to reduce the influence of image quality deterioration caused by unevenness in the feed speed of the
(変形例2)
上述した第1の実施形態および第2の実施形態では、補正機能205が変化させるジオメトリ情報は、X線管32の焦点位置からX線検出素子41までの距離や、X線管32の焦点位置などの距離情報を変化させることで、再構成画像の画質が良くなるかを試みていたが、本変形例に係るX線CT装置1は、各ビューの投影データに関連付けられた回転角度(角度位置)の情報をジオメトリ情報として、そのジオメトリ情報を補正する。
(Modification 2)
In the first embodiment and the second embodiment described above, the geometry information changed by the
再構成回路50は、回転角度と関連付けられた投影データを用いて再構成画像を生成する。補正機能205は、投影データに関連付けられた回転角度を変化させることにより、再構成画像の画質評価値が向上するかを試みる。
The
補正機能205は、投影データに関連付けられた回転角度をある所定の範囲内で変化させる。変化させた回転角度に基づく再構成画像の画質評価値が、変化前に比べて向上しているかどうかは、第1の実施形態と同様に、画質評価機能204が評価する。
The
図6は、補正機能205による回転方向のジオメトリ情報の変更を、X線管32の焦点位置に関して説明する図である。X線管32の焦点位置は丸印で示した。X線管32やX線検出器41、回転部33の回転中心をバツ印で示した。なお、X線絞り321は、図3においては、位置が変わらないものとして例示しているので、X線管32の焦点位置が変化することによって、破線で示されたX線の照射範囲が変化している。
FIG. 6 is a diagram for explaining a change in the rotation direction geometry information by the
補正機能205は、回転軌道の回転方向に沿って、X線管32の焦点位置の回転中心に関する回転角度を変化させる。X線管32の焦点位置は、例えば、現在設定されているX線管32の焦点位置である位置P2を回転中心Oに関して反時計回りに回転した、X線管32の焦点位置である位置a2と回転中心Oに関して時計回りに回転した、X線管32の焦点位置である位置b2との間で変化させる。換言すると、ジオメトリ情報は、位置a2と位置b2と回転中心Oとによってなす角度θを所定の範囲とし、ジオメトリ情報は、角度θの範囲内で補正機能205により変化させられる。
The
補正機能205がジオメトリ情報としての回転角度を変化させる範囲は、例えば、回転部33の回転軌道上の各点において、その範囲の広さを変化させてもよい。
The range in which the
変形例2に係る構成により、投影データに関連付けている回転角度を変化させることができるので、X線管32やX線検出器41の回転方向に関する望まない変位による再構成画像の画質の劣化を防ぐことができる。
Since the rotation angle associated with the projection data can be changed by the configuration according to the second modification, the deterioration of the image quality of the reconstructed image due to the undesired displacement of the
(変形例3)
上述した第2の実施形態では、補正機能205が、X線管32の焦点位置の回転軌道上の位置ごとにジオメトリ情報を変化させている。つまり、回転軌道上の位置ごとのジオメトリ情報は、回転角度ごとに個別に変化させている。一方で、変形例3においては、実際のジオメトリ情報が理論上のジオメトリ情報に対する周期的な変位パターンを有すると想定し、ジオメトリ情報を周波数成分ごとに変化させる。以下、補正機能205について、上述した第2の実施形態とは異なる点について説明する。
(Modification 3)
In the second embodiment described above, the
補正機能205は、投影データの収集に関する機器の位置情報を表すジオメトリ情報を周波数成分で変化させ、最終的なジオメトリ情報を決定する。図7は、回転角度とジオメトリ情報との関係の一例を示す図である。図7では、投影データの収集に関する機器が1周する間に1周期の変位パターンを有する成分e1と、1周する間に2周期の変位パターンを有する成分e2と、1周する間に4周期の変位パターンを有する成分e3との3つの成分が、ジオメトリ情報に影響を及ぼす成分として例示している。太線Eは3つの成分を合成した結果得られるジオメトリ情報である。つまり、太線Eは、理論上のジオメトリ情報からずれた実際のジオメトリ情報の回転角度に応じた変化を表している。ジオメトリ情報Rtは、理論上のジオメトリ情報、つまり、望まない変位が生じない場合におけるジオメトリ情報の値である。なお、回転角度は、ビューと置き換えて考えても構わない。
The
ここで、成分e1の位相をθとし、成分e2と成分e3の成分e1に対する位相ずれをそれぞれγ2、γ3と表す場合、太線Eで表される実際のジオメトリ情報は、次のように表現できる。
R=Rt+α1sinθ+α2sin(2θ+γ2)+α3sin(4θ+γ3)
ここで、α1とα2とα3とは、成分e1と成分e2と成分e3に対応する係数である。これらの係数は、各成分の変位パターンの振幅の大きさと考えてもよい。
Here, when the phase of the component e1 is represented by θ, and the phase shifts of the component e2 and the component e3 with respect to the component e1 are represented by γ 2 and γ 3 , the actual geometry information represented by the thick line E is expressed as follows: it can.
R = Rt + α 1 sin θ + α 2 sin (2θ + γ 2 ) + α 3 sin (4θ + γ 3 )
Here, the alpha 1 and alpha 2 and alpha 3, is a coefficient corresponding to the component e1 and component e2 and component e3. These coefficients may be considered as the magnitude of the amplitude of the displacement pattern of each component.
補正機能205は、上述した式のうち、係数α1とα2とα3、及び位相ずれγ2、γ3とのうち少なくとも1つを変化させることにより、ジオメトリ情報を変化させる。そして、決定機能206は、第2の実施形態と同様に、補正機能205が変化させた結果得られる、再構成画像の画質が良くなるジオメトリ情報を決定する。
以上の説明では、補正機能205は、ジオメトリ情報の変位パターンを表現するために、3つの周波数成分に着目している。しかしながら、実際には、ジオメトリ情報に影響を及ぼす成分を周波数成分で見た場合、上述したような3つの周波数成分のみでは、実際のジオメトリ情報の理論上のジオメトリ情報に対する変位パターンを表現することができない場合がある。その場合は、変位パターンを表現するための周波数成分を増やしてジオメトリ情報を変化させてもよい。また、ジオメトリ情報の変位パターンを表現するための周波数成分は、必ずしも多数用いる必要はなく、支配的な周波数成分のみを用いてもよい。さらに、ジオメトリ情報の変位パターンを表現するための周波数成分は、3つより少なくても構わない。補正機能205が、ジオメトリ情報を変化させるために見る周波数成分の数は個々のX線CT装置で設定して構わない。
In the above description, the
上述した変形例3に係る構成により、例えば、投影データの収集に関する機器の望まない変位が、周期性を伴って生じる場合に、再構成画像の画質が良くなるジオメトリ情報を効率的に求めることができる。また、投影データの収集に関する機器の望まない変位を周波数成分で見てジオメトリ情報を変化させることにより、回転角度ごとに独立してジオメトリ情報を変化させる場合と比較して、少ない計算量で効率的に、画質が良くなるジオメトリ情報を求めることができる。
With the configuration according to
以上説明した少なくとも一つの実施形態あるいは変形例のX線CT装置1によれば、再構成画像の画質を評価する画質評価機能204とジオメトリ情報の補正を行う補正機能205とを備えることにより、振動によるブレや、歪み、ねじれ、回転速度のムラなどによって発生する、投影データの収集に関する機器の望まない変位が、再構成画像に画質の劣化などの影響を及ぼすのを防ぐことが可能となる。
According to the X-ray CT apparatus 1 of at least one of the above-described embodiments or the modified examples, the image
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.
1 X線CT装置
32 X線管
33 回転部
41 X線検出器
20 制御回路
204 画質評価機能
205 補正機能
1
Claims (11)
前記投影データの収集に関する機器の位置情報を表すジオメトリ情報を変化させる補正部と、
前記投影データと前記補正部で変化させた前記ジオメトリ情報とに基づいて、異なるジオメトリ情報に対応する複数の再構成画像を生成する再構成部と、
前記複数の異なるジオメトリ情報に対応する前記再構成画像の画質を表す画質評価値を求める画質評価部と、
前記画質評価値に基づいて、前記異なるジオメトリ情報のうち、前記画質が良くなるジオメトリ情報を決定する決定部と、
を備え、
前記ジオメトリ情報は、前記X線管の焦点位置から前記X線検出器までの距離である、
X線CT装置。 An X-ray detector that detects X-rays emitted from the X-ray tube and outputs a signal related to projection data;
A correction unit that changes geometry information representing position information of a device regarding the collection of the projection data,
Said projection data and said on the basis of said geometric data of varying the correction unit, and a reconstruction unit for generating a plurality of reconstructed images corresponding to the different geometry information,
An image quality evaluation unit that obtains an image quality evaluation value representing the image quality of the reconstructed image corresponding to the plurality of different pieces of geometry information,
Based on the image quality evaluation value, of the different geometry information, a determination unit that determines the geometry information that improves the image quality,
Equipped with a,
The geometry information is a distance from a focal position of the X-ray tube to the X-ray detector.
X-ray CT device.
前記投影データの収集に関する機器の位置情報を表すジオメトリ情報を変化させる補正部と、A correction unit that changes geometry information representing position information of a device regarding the collection of the projection data,
前記投影データと前記補正部で変化させた前記ジオメトリ情報とに基づいて、異なるジオメトリ情報に対応する複数の再構成画像を生成する再構成部と、A reconstruction unit that generates a plurality of reconstructed images corresponding to different geometry information based on the projection data and the geometry information changed by the correction unit,
前記複数の異なるジオメトリ情報に対応する前記再構成画像の画質を表す画質評価値を求める画質評価部と、An image quality evaluation unit that obtains an image quality evaluation value representing the image quality of the reconstructed image corresponding to the plurality of different pieces of geometry information,
前記画質評価値に基づいて、前記異なるジオメトリ情報のうち、前記画質が良くなるジオメトリ情報を決定する決定部と、Based on the image quality evaluation value, of the different geometry information, a determination unit that determines the geometry information that improves the image quality,
を備え、With
前記ジオメトリ情報は、前記機器の回転軌道上の回転角度である、The geometry information is a rotation angle on a rotation orbit of the device,
X線CT装置。X-ray CT device.
前記投影データの収集に関する機器の位置情報を表すジオメトリ情報を変化させる補正部と、A correction unit that changes geometry information representing position information of a device regarding the collection of the projection data,
前記投影データと前記補正部で変化させた前記ジオメトリ情報とに基づいて、異なるジオメトリ情報に対応する複数の再構成画像を生成する再構成部と、A reconstruction unit that generates a plurality of reconstructed images corresponding to different geometry information based on the projection data and the geometry information changed by the correction unit,
前記複数の異なるジオメトリ情報に対応する前記再構成画像の画質を表す画質評価値を求める画質評価部と、An image quality evaluation unit that obtains an image quality evaluation value representing the image quality of the reconstructed image corresponding to the plurality of different pieces of geometry information,
前記画質評価値に基づいて、前記異なるジオメトリ情報のうち、前記画質が良くなるジオメトリ情報を決定する決定部と、Based on the image quality evaluation value, of the different geometry information, a determination unit that determines the geometry information that improves the image quality,
を備え、With
前記補正部は、前記機器の最大変位量に基づいて、前記ジオメトリ情報を変化させる範囲を設定する、The correction unit sets a range in which the geometry information is changed based on a maximum displacement amount of the device.
X線CT装置。X-ray CT device.
前記投影データの収集に関する機器の位置情報を表すジオメトリ情報を変化させる補正部と、A correction unit that changes geometry information representing position information of a device regarding the collection of the projection data,
前記投影データと前記補正部で変化させた前記ジオメトリ情報とに基づいて、異なるジオメトリ情報に対応する複数の再構成画像を生成する再構成部と、A reconstruction unit that generates a plurality of reconstructed images corresponding to different geometry information based on the projection data and the geometry information changed by the correction unit,
前記複数の異なるジオメトリ情報に対応する前記再構成画像の画質を表す画質評価値を求める画質評価部と、An image quality evaluation unit that obtains an image quality evaluation value representing the image quality of the reconstructed image corresponding to the plurality of different pieces of geometry information,
前記画質評価値に基づいて、前記異なるジオメトリ情報のうち、前記画質が良くなるジオメトリ情報を決定する決定部と、Based on the image quality evaluation value, of the different geometry information, a determination unit that determines the geometry information that improves the image quality,
を備え、With
前記補正部は、前記機器の回転速度に基づいて、前記ジオメトリ情報を変化させる範囲を設定する、The correction unit sets a range in which the geometry information is changed based on a rotation speed of the device.
X線CT装置。X-ray CT device.
前記投影データの収集に関する機器の位置情報を表すジオメトリ情報を変化させる補正部と、A correction unit that changes geometry information representing position information of a device regarding the collection of the projection data,
前記投影データと前記補正部で変化させた前記ジオメトリ情報とに基づいて、異なるジオメトリ情報に対応する複数の再構成画像を生成する再構成部と、A reconstruction unit that generates a plurality of reconstructed images corresponding to different geometry information based on the projection data and the geometry information changed by the correction unit,
前記複数の異なるジオメトリ情報に対応する前記再構成画像の画質を表す画質評価値を求める画質評価部と、An image quality evaluation unit that obtains an image quality evaluation value representing the image quality of the reconstructed image corresponding to the plurality of different pieces of geometry information,
前記画質評価値に基づいて、前記異なるジオメトリ情報のうち、前記画質が良くなるジオメトリ情報を決定する決定部と、Based on the image quality evaluation value, of the different geometry information, a determination unit that determines the geometry information that improves the image quality,
を備え、With
前記補正部は、前記機器の回転における少なくとも1周に亘る、実際のジオメトリ情報の理論上のジオメトリ情報に対する周期的な変位パターンを周波数成分で変化させる、The correction unit changes a periodic displacement pattern of actual geometry information with respect to theoretical geometry information by at least one frequency in a rotation of the device, with a frequency component.
X線CT装置。X-ray CT device.
前記投影データの収集に関する機器の位置情報を表すジオメトリ情報を変化させる補正部と、A correction unit that changes geometry information representing position information of a device related to collection of the projection data,
前記投影データと前記補正部で変化させた前記ジオメトリ情報とに基づいて、異なるジオメトリ情報に対応する複数の再構成画像を生成する再構成部と、A reconstruction unit that generates a plurality of reconstructed images corresponding to different geometry information based on the projection data and the geometry information changed by the correction unit,
前記複数の異なるジオメトリ情報に対応する前記再構成画像の画質を表す画質評価値を求める画質評価部と、An image quality evaluation unit that obtains an image quality evaluation value representing the image quality of the reconstructed image corresponding to the plurality of different pieces of geometry information,
前記画質評価値に基づいて、前記異なるジオメトリ情報のうち、前記画質が良くなるジオメトリ情報を決定する決定部と、Based on the image quality evaluation value, of the different geometry information, a determination unit that determines the geometry information that improves the image quality,
を備え、With
前記決定部は、前記画質が良くなるジオメトリ情報を、前記X線検出器のX線検出素子の列ごとに確定させる、The determining unit determines geometry information for improving the image quality for each column of the X-ray detection elements of the X-ray detector.
X線CT装置。X-ray CT device.
請求項1ないし6のうちいずれか1項に記載のX線CT装置。 The device related to the collection of the projection data is at least one of the X-ray tube, the X-ray detector, and a rotating unit that supports the X-ray tube or the X-ray detector,
The X-ray CT apparatus according to claim 1.
請求項1ないし7のうちいずれか1項に記載のX線CT装置。 The image quality evaluation unit is to improve the image quality that the image quality evaluation value is maximum,
The X-ray CT apparatus according to claim 1.
請求項1ないし8のうちいずれか1項に記載のX線CT装置。 The image quality evaluation unit is that the image quality is improved when it is determined that the image quality evaluation value satisfies a predetermined criterion by threshold processing.
X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 8.
前記再構成部は、検査の対象となる被検体の再構成画像を生成する場合に、前記ジオメトリ情報を用いる、
請求項1ないし9のうちいずれか1項に記載のX線CT装置。 The geometry information is obtained based on a reconstructed image generated using projection data obtained by scanning a phantom,
The reconstruction unit uses the geometry information when generating a reconstructed image of the subject to be examined.
The X-ray CT apparatus according to claim 1.
前記再構成部は、第2の被検体の再構成画像を生成する場合に、前記投影データを用いて求めた前記ジオメトリ情報を用いる、
請求項1ないし10のうちいずれか1項に記載のX線CT装置。
The geometry information is obtained based on a reconstructed image generated using projection data obtained by scanning the first subject,
The reconstruction unit, when generating a reconstructed image of the second subject, using the geometry information obtained using the projection data,
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 10.
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