JP7258474B2 - X線ct装置及び放射線治療システム - Google Patents
X線ct装置及び放射線治療システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7258474B2 JP7258474B2 JP2018091678A JP2018091678A JP7258474B2 JP 7258474 B2 JP7258474 B2 JP 7258474B2 JP 2018091678 A JP2018091678 A JP 2018091678A JP 2018091678 A JP2018091678 A JP 2018091678A JP 7258474 B2 JP7258474 B2 JP 7258474B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- high absorber
- absorber
- ray
- image
- projection data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 title claims description 13
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 327
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 44
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 29
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 25
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 22
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 14
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 11
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims 2
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 96
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000013075 data extraction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 230000000968 intestinal effect Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 3
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013170 computed tomography imaging Methods 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Description
具体的には、例えば、放射線治療の照射線量は、治療対象と放射線源とを結ぶ直線経路上に存在する構造物のX線吸収係数、またはX線吸収係数から変換した電子密度情報を用いて決定する。このため、治療対象と放射線源とを結ぶ直線経路上に高吸収体が存在することによって、治療計画の精度を低下させてしまう。
例えば、X線CT装置において500投影/回転、かつ1秒/回転で撮影することを想定すると、撮影時間は000.2秒/投影である為、1回転1秒と比較して、遥かに高い時間分解能を持つ。この時間分解能の差により、CT画像上で平均的に広がった高吸収体領域に対して、測定投影データ上の高吸収体は時間分解能が高く鮮明である。これにより、広がりが大きいほど高吸収体以外の不必要な領域を含めて、補正が広範囲に実施されることとなる。そして、広範囲な補正になるほど、補正対象の高吸収体領域と補正に用いる周辺組織との距離が大きく相関性が低下するため、補正精度が低下してしまう。
本発明の一態様は、被検体の周囲を周回するX線発生部から照射され前記被検体を透過したX線の線量を異なる複数の投影角度毎に検出した測定投影データを出力する撮影部と、前記測定投影データに基づいて再構成像を生成する画像生成部と、を備え、該画像生成部が、前記被検体に含まれるX線の高吸収体の形状等を示す高吸収体情報及び前記高吸収体の動きを示す動き情報を取得し、前記高吸収体情報及び前記動き情報に基づいて、前記再構成像から前記高吸収体の領域及び該高吸収体が変動した範囲を示す高吸収体変動領域を抽出する高吸収体抽出部と、前記高吸収体変動領域から、投影角度毎に前記測定投影データ上の前記高吸収体の領域を特定する高吸収体特定部と、前記測定投影データ上の前記高吸収体の領域を補正する高吸収体補正部と、前記高吸収体の領域が補正された前記測定投影データに基づいて再構成像を生成する画像再構成部と、を備えるX線CT装置を提供する。
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態に係るX線CT装置は、放射線治療装置と一体的又は別個独立に設けられるものであり、放射線治療装置の一部を成すものである。以下、本実施形態に係るX線CT装置について説明する。
図1に示すように、X線CT装置は、撮影条件や画像再構成の条件を入力する入力部101と、入力部101に入力された撮像条件に従って撮影の制御やX線の照射及び検出を行って測定投影データを出力する撮影部102と、検出した信号である測定投影データに対して所定の画像処理を行うと共に再構成画像を生成する画像生成部103とを備えている。
画像生成部103は、その一部又は全部をCPU121、メモリ120及びHDD装置122を含む専用又は汎用のコンピュータを適用することができ、CPU121に含まれる各部の機能は、予めHDD装置122に格納されたプログラムをCPU121がメモリにロードし、実行することにより実現することができる。また、上述した各部の機能の一部または全部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)などのハードウェアで構成することも可能である。
補正処理部135は、測定投影データに対し、オフセット補正や、検出素子間の感度を補正する公知のエアキャリブレーション処理等の補正を行う。
また、画像再構成部136では、後述する高吸収体補正部138によって高吸収体を補正したCT画像と高吸収体画像(例えば、図3の高吸収体画像406)を合成してアーチファクトを除いたCT画像を生成する。
被検体内の高吸収体は、被検体の呼吸やX線CT装置の歪みに起因して撮影中に移動するため、測定投影データにおける高吸収体の領域は撮影中の変動量の平均値となる。このため、再構成画像において高吸収体を示すCT値とこれに近い値のCT値を示す領域は、高吸収体のみならず、高吸収体の移動量に起因して実際の高吸収体よりも広い領域や高吸収体に起因して生じたアーチファクトが含まれる。
図4に示すように、高吸収体が周期的に動く場合、予め取得した高吸収体情報に基づいた高吸収体の時間tの重心位置pと、高吸収体h(高吸収体包含領域)を畳み込み積分処理することで、高吸収体モデルを関数化する。
上述の式(1)では、周期的な動きである高吸収体モデルを仮定したが、突発的な被検体の動きや腸の運動のような非周期の動体に対しても高吸収体モデルを適用することができる。
本実施形態では、撮影時間T秒間に動く高吸収体の平均的な位置を推定することで、高吸収体の広がり、すなわち高吸収体変動領域405を抽出することができる。
微分処理部161は、各投影角度の測定投影データのx、y各座標軸に関して微分処理を行う(図6(A))。具体的には、投影角度z番目の横方向x、縦方向yの検出器番号順に並んだ3次元測定投影データであるf(x、y、z)に対して、例えば下記の式(2)に従って、2次元方向x、y方向の各座標軸について偏微分計算を行うことにより勾配画像▽f(x、y、z)を算出する。
具体的には、境界判定部162は、微分処理部161における微分処理により取得した投影角度毎の勾配画像▽g(x、y、z)に対して、下記の式(3)に従って予め定めた閾値a2D以上を境界画素e(x、y、z)=1とし、閾値a2D未満を境界画素e(x、y、z)=0と判定する。
合成画像の生成に際し、画像再構成部136は、全体の投影角度の測定投影データに対して、FBP法(Filtered Back Projection法)を用いた再構成を実施し、特定の吸収値変換により高吸収体から発生するアーチファクトを低減することができる。
入力部101はモニタ123に表示された撮影条件受付画面141に従って、操作者による撮影条件の入力を受け付ける。図7の撮影条件受付画面141は、照射するX線のエネルギー及び出力量に対応する管電圧および管電流時間積を操作者が設定するためのX線条件設定用部142と、再構成画像の範囲を設定するための再構成範囲設定用部143と、所望する高吸収体条件を選択するための高吸収体設定部144と、再構成画像上の高吸収体の抽出方法を設定するための画像抽出方法設定部145と、測定投影データ上の高吸収体の抽出方法を選択するための投影データ抽出方法設定部146を含む。
図7の例では、測定投影データ値の閾値を1000[HU]以上として設定している。よって、この閾値1000[HU]以上のCT画像を示す点が開始点41として設定される。
本実施形態において、投影データ上の高吸収体の領域を抽出する方法としては、領域抽出を開始する点や領域から領域を拡張(または縮小)していくことにより領域を抽出する方法であればどのような方法を用いてもよい。
ステップS101では、操作者により入力部101に撮影条件が入力される。その後、操作者により撮影開始指示が入力されると、ステップS102において、撮影開始指示に係る入力された撮影条件に応じたCT撮影を行う。すなわち、撮影開始が指示されると、CPU114は、撮影制御部132のガントリー制御部116、X線制御部117及び寝台制御部118に夫々制御信号を出力する。
また、生体用のX線CT装置に限られず、爆発物検査や製品検査等の非破壊検査を目的としたX線CT装置またはラミノグラフィ装置においても、上述した高吸収体アーチファクト除去処理を行うことができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
上述した第1の実施形態に係るX線CT装置では、撮影時間tの平均値とした高吸収体モデルを用いることにより高吸収体変動領域を抽出したが、本実施形態に係るX線CT装置では、高吸収体が時間毎に周期または非周期に動く場合を想定した高吸収体モデルを適用して高吸収体変動領域を抽出する。従って、本実施形態に係るX線CT装置は、第1の実施形態に係るX線CT装置と略同様の構成であり、同一の構成には同符号を付し、その説明は省略する。
そして、高吸収体情報に基づいて推定した高吸収体hに高吸収体モデルを適用することで、高吸収体変動領域を抽出する。
領域抽出部371では、光学カメラや超音波診断装置等の計測機器を用いて、呼吸や体表等の被検体の動体情報を取得し、これに基づいて、高吸収体モデルを関数化する。高吸収体が周期的に動く場合は、高吸収体の時間tの位置p(t)と推定した高吸収体情報を畳み込み積分処理することで、高吸収体モデルを関数化することができる。
第3の実施形態について説明する。上述した各実施形態では高吸収体抽出部137が、測定投影データ上の高吸収体を特定したのに対し、本実施形態ではCT画像403(図3参照)上の高吸収体405を抽出する。このため、図10に示すように本実施形態に係る高吸収体抽出部137は、閾値設定部373、高吸収体特定部372及び高吸収体判定部374を備えている。
Claims (5)
- 被検体の周囲を周回するX線発生部から照射され前記被検体を透過したX線の線量を異なる複数の投影角度毎に検出した測定投影データを出力する撮影部と、
前記測定投影データに基づいてCT画像を生成する画像生成部と、を備え、
該画像生成部が、
前記CT画像において閾値以上のCT値を示す高吸収体を抽出するか、または、既知または取得済みの高吸収体の形状を示す情報から高吸収体を推定し、前記高吸収体に、予め求めておいた、前記被検体内で前記高吸収体が動く距離と方向を関数化した高吸収体モデルを適用することにより、前記CT画像において前記高吸収体の動きに起因して広がった高吸収体変動領域を抽出する高吸収体抽出部と、
前記高吸収体変動領域を順投影した高吸収体投影データを生成する高吸収体特定部と、
前記測定投影データ上の前記高吸収体投影データの領域の値を補正する高吸収体補正部と、
前記高吸収体投影データの領域の値が補正された前記測定投影データに基づいてCT画像を生成する画像再構成部と、を備える
ことを特徴とするX線CT装置。 - 請求項1に記載のX線CT装置であって、
前記高吸収体モデルは、
前記高吸収体が周期的に動く場合、予め取得または計測した前記被検体の動体情報に基づいた前記高吸収体の時間tの重心位置p(t)と、2次元または3次元の前記高吸収体h(t)とを畳み込み積分処理して関数化したものであり、
前記高吸収体が非周期な動きの場合、前記被検体に取り付けられた計測装置から得られた前記被検体の動きから前記高吸収体の重心位置p(t)を推定し、推定した前記高吸収体の重心位置p(t)と、2次元または3次元の前記高吸収体h(t)とを畳み込み積分処理して関数化したものである
ことを特徴とするX線CT装置。 - 請求項1に記載のX線CT装置であって、
前記画像再構成部は、補正された前記測定投影データに基づいて生成したCT画像に、前記高吸収体変動領域からなる画像を合成することを特徴とするX線CT装置。 - 請求項1に記載のX線CT装置であって、
前記高吸収体特定部は、前記高吸収体投影データの領域を、領域拡張法を用いて前記測定投影データ上で特定することを特徴とするX線CT装置。 - 請求項1乃至請求項4の何れか1項記載のX線CT装置を備えた放射線治療システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018091678A JP7258474B2 (ja) | 2018-05-10 | 2018-05-10 | X線ct装置及び放射線治療システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018091678A JP7258474B2 (ja) | 2018-05-10 | 2018-05-10 | X線ct装置及び放射線治療システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019195531A JP2019195531A (ja) | 2019-11-14 |
JP7258474B2 true JP7258474B2 (ja) | 2023-04-17 |
Family
ID=68537096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018091678A Active JP7258474B2 (ja) | 2018-05-10 | 2018-05-10 | X線ct装置及び放射線治療システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7258474B2 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004530467A (ja) | 2001-03-09 | 2004-10-07 | トモセラピー インコーポレイテッド | 不完全なデータを融合整合し、再投影するためのシステムおよび方法 |
JP2010068832A (ja) | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Hitachi Medical Corp | X線ct装置 |
JP2011212036A (ja) | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Hitachi Medical Corp | 放射線撮像装置 |
JP2017006679A (ja) | 2015-06-22 | 2017-01-12 | 株式会社東芝 | 放射線診断装置及び放射線診断装置作動方法 |
US20180116596A1 (en) | 2016-11-03 | 2018-05-03 | Siemens Healthcare Gmbh | Respiratory Motion Estimation in Projection Domain in Nuclear Medical Imaging |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3373720B2 (ja) * | 1996-03-25 | 2003-02-04 | 株式会社日立メディコ | X線断層撮影装置 |
-
2018
- 2018-05-10 JP JP2018091678A patent/JP7258474B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004530467A (ja) | 2001-03-09 | 2004-10-07 | トモセラピー インコーポレイテッド | 不完全なデータを融合整合し、再投影するためのシステムおよび方法 |
JP2010068832A (ja) | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Hitachi Medical Corp | X線ct装置 |
JP2011212036A (ja) | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Hitachi Medical Corp | 放射線撮像装置 |
JP2017006679A (ja) | 2015-06-22 | 2017-01-12 | 株式会社東芝 | 放射線診断装置及び放射線診断装置作動方法 |
US20180116596A1 (en) | 2016-11-03 | 2018-05-03 | Siemens Healthcare Gmbh | Respiratory Motion Estimation in Projection Domain in Nuclear Medical Imaging |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Kartrien Van Slambrouck et al.,"Metal artifact in computed tomography using local models in an image block-iterative scheme",Medical Physics,Vol.39, No.11,2012年,pp.7080-7093 |
Tao Sun et al.,"An iterative projection-based motion estimation and compensation scheme for head x-ray CT",Medical Physics,vol.43, No.10,2016年,pp.5705-5716 |
Tao Sun et al.,"Simultaneous correction of motion and metal artifacts in head CT scanning",IEEE Conference Proceedings,vol.2017,No.NSS/MIC,2017年,pp.1-3 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019195531A (ja) | 2019-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7271646B2 (ja) | X線コンピュータ断層撮影装置、スキャン計画設定支援装置、医用画像診断システム、制御方法及び制御プログラム | |
JP6688557B2 (ja) | X線ct装置 | |
KR101651845B1 (ko) | 윤곽 데이터로 영상 데이터를 재구성 | |
KR101728046B1 (ko) | 단층 영상 복원 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법 | |
KR101576703B1 (ko) | 화상 처리 장치, 화상 처리 방법 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 | |
JP6329490B2 (ja) | X線ct装置及び画像再構成方法 | |
JP6162241B2 (ja) | X線ct装置 | |
US11497459B2 (en) | Methods and system for optimizing an imaging scan based on a prior scan | |
US20100172472A1 (en) | Collecting images for image stitching with rotating a radiation detector | |
JPWO2007074772A1 (ja) | X線ct装置 | |
JP2005312970A (ja) | コンピュータ断層撮影における線量低減された部分的スパイラル走査時の投影データセットの再構成方法 | |
JP5726288B2 (ja) | X線ct装置、および方法 | |
US10593022B2 (en) | Medical image processing apparatus and medical image diagnostic apparatus | |
US11419566B2 (en) | Systems and methods for improving image quality with three-dimensional scout | |
JP5097355B2 (ja) | 放射線断層撮影装置 | |
US7462832B2 (en) | Device and method for computer tomography | |
JP2005143759A (ja) | X線ct装置 | |
WO2006090321A1 (en) | Determination of the coverage of a ct scan | |
JP2004073397A (ja) | X線ct装置 | |
US11417035B2 (en) | X-ray tomosynthesis apparatus, image processing apparatus, and program | |
KR101768520B1 (ko) | 흉부의 디지털 x선 일반촬영 및 디지털 단층영상합성의 영상을 통합적 및 연속적으로 획득하기 위한 디지털 x선 촬영 시스템의 제어방법 | |
JP2003299643A (ja) | 断層撮影装置 | |
CN104545962B (zh) | 可减少图像中的伪影的医学成像方法和系统 | |
JP2003010168A (ja) | X線ct装置 | |
JP7258474B2 (ja) | X線ct装置及び放射線治療システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210318 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220204 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220222 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20220422 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220601 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220920 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20221116 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221124 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230314 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230405 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7258474 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |