JPH0824676B2 - X-ray CT system - Google Patents

X-ray CT system

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JPH0824676B2
JPH0824676B2 JP61228237A JP22823786A JPH0824676B2 JP H0824676 B2 JPH0824676 B2 JP H0824676B2 JP 61228237 A JP61228237 A JP 61228237A JP 22823786 A JP22823786 A JP 22823786A JP H0824676 B2 JPH0824676 B2 JP H0824676B2
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ray
channel
detector
group
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真浩 尾▲嵜▼
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、被検体のCT像を得るX線CT装置に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to an X-ray CT apparatus for obtaining a CT image of a subject.

(従来の技術) X線CT技術は、偏平な扇状の広がり角を有するファン
状X線を曝射するX線源(X線管)と、このX線を検出
する複数のX線検出セルを並設してなるX線検出器とを
被検体を挟んで対向させ、かつこれらX線管及びX線検
出器を前記被検体を中心に互いに同方向に同一角速度で
回転移動させて、被検体断面上の種々の方向についての
X線投影データを収集し、十分なデータを収集した後、
このデータを電子計算機で解析し被検体断面の個個の位
置に対応するX線吸収率を算出して、その吸収率に応じ
た階調度を与えて前記被検体断面における画像情報を再
構成するようにしたものであり、軟質組織から硬質組織
に至るまでほぼ明確な断層像が得られる。
(Prior Art) X-ray CT technology includes an X-ray source (X-ray tube) that radiates fan-shaped X-rays having a flat fan-shaped spread angle, and a plurality of X-ray detection cells that detect the X-rays. The X-ray detectors arranged in parallel are opposed to each other with the subject interposed therebetween, and the X-ray tube and the X-ray detector are rotationally moved in the same direction around the subject at the same angular velocity to obtain the subject. After collecting X-ray projection data for various directions on the cross section and collecting sufficient data,
This data is analyzed by an electronic computer to calculate the X-ray absorptivity corresponding to each position on the cross section of the subject, and the gradation information according to the absorptivity is given to reconstruct the image information on the cross section of the subject. In this way, a clear tomographic image from soft tissue to hard tissue can be obtained.

ところで、近年、X線CT装置においては、異なる線質
のX線で複数回撮影してより多くの情報を得、さらにデ
ータの差分等の計算処理によりメタルピンアーチファク
ト除去などの補正や各種情報抽出が行われている。
By the way, in recent years, in an X-ray CT apparatus, more information is obtained by imaging multiple times with X-rays of different radiation qualities, and correction such as removal of metal pin artifacts and various information extraction can be performed by calculation processing such as data difference. Has been done.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、従来のX線CT装置においては、ある条
件で撮影し、次に線質を変えて再び撮影しなければなら
ず、そのため撮影時間が長くなるという問題点があった
り、また、先の撮影と後の撮影との間に患者が動いた場
合、データの差分等の計算処理の結果に悪影響を及ぼし
再構成像の画質が劣化するという問題点がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional X-ray CT apparatus, it is necessary to take an image under a certain condition, then change the radiation quality, and take an image again, which results in a long imaging time. If there is a point, or if the patient moves between the previous imaging and the subsequent imaging, there is a problem in that the result of calculation processing such as data difference is adversely affected and the image quality of the reconstructed image deteriorates. .

また、フィルターを使用して1回のスキャンにより異
なるX線スキャンデータを得る方法も考えられるが、こ
れだと1種のX線エネルギーによるデータ数が従来のス
キャンデータ数の半分になってしまい、空間分解能が劣
化してしまう。
Also, a method of obtaining different X-ray scan data by one scan using a filter can be considered, but with this, the number of data by one type of X-ray energy becomes half of the number of conventional scan data, Spatial resolution deteriorates.

そこで、本発明の目的とするところは1回のスキャン
によって異なるX線エネルギーのデータを収集するよう
に投影時間の短縮化等を図り、しかも空間分解能が劣化
しないX線CT装置を提供することにある。
Therefore, it is an object of the present invention to provide an X-ray CT apparatus which shortens the projection time so as to collect data of different X-ray energies by one scan and does not deteriorate the spatial resolution. is there.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

(問題点を解決するための手段) 本発明は、被検体の回りに一体的に回転されるX線管
及びnチャンネルの検出器群を有し、かつ、前記検出器
群の一つの検出器の中心が前記X線管とその回転中心と
を結ぶ延長線よりも検出器配列ピッチの1/4ずれた位置
関係で回転させ、その各位置でnチャンネルのX線ファ
ンデータを収集するデータ収集部と、前記検出器群の偶
数チャンネルと奇数チャンネルとでX線の線質を異なら
せるX線フィルタと、前記検出器群からのデータを偶数
チャンネル,奇数チャンネル毎に分離するデータ分離部
と、このデータ分離部からのそれぞれn/2個の偶数チャ
ンネルデータ群及び奇数チャンネルデータ群に対し、各
データ群のチャンネル間データとして零を加えてそれぞ
れn個のデータを作成するデータ処理部と、このデータ
処理部からのデータに基づきそれぞれnチャンネルデー
タとして演算して線質の異なる2種のX線に基づくCT画
像を再構成する画像再構成とを設けてX線CT装置を構成
している。
(Means for Solving Problems) The present invention has an X-ray tube and an n-channel detector group that are integrally rotated around a subject, and one detector of the detector group. Data acquisition for rotating n-channel X-ray fan data at each position by rotating the center of the X-ray tube and the center of rotation of the X-ray tube at a position displaced from the extension line connecting the X-ray tube by 1/4 of the detector array pitch. Section, an X-ray filter for making the X-ray quality different between the even channel and the odd channel of the detector group, and a data separation section for separating the data from the detector group into even and odd channels. A data processing unit that adds n to each of the n / 2 even-channel data groups and odd-channel data groups from this data separation unit as inter-channel data of each data group to create n data, respectively. And an image reconstruction for reconstructing a CT image based on two types of X-rays having different radiation qualities based on the data from the data processing unit of the X-ray CT apparatus. .

(作 用) 本発明では、nチャンネルの検出器群のうちの偶数チ
ャンネルと奇数チャンネルとでX線の線質を異ならせる
ようにX線フィルタを配置している。この結果、偶数チ
ャンネル群と奇数チャンネル群とではX線エネルギーの
異なるX線データを1回のスキャンによって収集でき、
撮影時間の短縮化を図ることができ、かつ、被検体の動
きによる画像への悪影響を低減することができる。
(Operation) In the present invention, the X-ray filter is arranged so that the even-numbered channel and the odd-numbered channel of the n-channel detector group have different X-ray qualities. As a result, X-ray data having different X-ray energies can be collected by one scan between the even channel group and the odd channel group,
The imaging time can be shortened, and the adverse effect on the image due to the movement of the subject can be reduced.

このようなデータ収集を行なった場合、各回転位置毎
に得られる偶数チャンネル群データ及び奇数チャンネル
群データはそれぞれn/2個となり、空間分解能が劣化し
てしまう。
When such data collection is performed, the number of even channel group data and the number of odd channel group data obtained at each rotational position are n / 2, respectively, and the spatial resolution deteriorates.

そこで、本発明ではCIA(Channel Interlace Arrenge
ment)、即ち各データ群のチャンネル間データとして零
を補うことによって、前記各データ群をn個のデータと
して取り扱かって画像を再構成するようにしている。
Therefore, in the present invention, the CIA (Channel Interlace Arrenge
ment), that is, by supplementing zero as inter-channel data of each data group, each data group is treated as n pieces of data to reconstruct an image.

上記のようにチャンネル間データを零として取り扱
い、nチャンネルのデータとして処理することで正規な
CT画像が再構成される原理は、本出願人が先に出願した
特願昭61−74622号に開示しており、以下、これを引用
して上記原理を説明する。
As described above, the inter-channel data is treated as zero and is processed as n-channel data, so that normal data can be obtained.
The principle of reconstructing a CT image is disclosed in Japanese Patent Application No. 61-74622 filed earlier by the present applicant, and the above principle will be described below by citing this.

CIAの原理とは、nチャンネルの各チャンネルの中間
に相当する「対向データ」(詳細は後述する)を他のフ
ァンの中から補間によって選び出しこれを使って一旦2n
チャンネルのファンを作り(以下リフレクション処理と
称す)、この2nチャンネルのファンデータを用いて再構
成処理を行うものであり、このことは米国特許第428489
6号に開示されている。
The principle of CIA is that "opposite data" (details will be described later) corresponding to the middle of each of the n channels is selected from other fans by interpolation and once used for 2n.
A fan for a channel is created (hereinafter referred to as reflection processing), and reconstruction processing is performed using the fan data of this 2n channel, which is described in US Pat. No. 428489.
No. 6 discloses it.

第5図,第6図は上述した「対向データ」を説明する
ための図である。第5図において、1はX線管、Dはそ
れぞれ前記X線管1と一体的に回転するX線検出器群で
あり、ここでは説明の便宜上9チャンネルの検出器D1〜
D9としている。
5 and 6 are diagrams for explaining the above-mentioned "opposite data". In FIG. 5, reference numeral 1 is an X-ray tube, and D is a group of X-ray detectors that rotate integrally with the X-ray tube 1. Here, for convenience of explanation, 9-channel detectors D1 ...
It's called D9.

ここで、X線管1、検出器Dは図示矢印A方向に回転
間隔Δθで回転するものとし、回転角θでのX線管1の
位置をSとし、回転角θ′でのX線管1の位置をS′と
すると、各位置S,S′でのファンビームFの中には共通
なX線ビームRが存在する。位置Sでの前記X線ビーム
Rを(ψ,θ)とし、位置S′でのX線ビームRを
(ψ′,θ′)とすると、 ψ′=−ψ ……(1) θ′=θ+2π−ψ ……(2) と表わすことができる。ここで、(ψ,θ)のX線ビ
ームR7′は検出器D−7で検出されるデータに対応す
る。
Here, it is assumed that the X-ray tube 1 and the detector D rotate in the direction of the arrow A at a rotation interval Δθ, the position of the X-ray tube 1 at the rotation angle θ is S, and the X-ray tube at the rotation angle θ ′. If the position 1 is S ', there is a common X-ray beam R in the fan beams F at the positions S and S'. If the X-ray beam R at the position S is (ψ, θ 1 ), and the X-ray beam R at the position S ′ is (ψ ′, θ 1 ′), then ψ ′ = − ψ (1) θ 1 ′ = θ 1 + 2π−φ (2) Here, the (ψ, θ 1 ) X-ray beam R 7 ′ corresponds to the data detected by the detector D-7.

ところで、同図に示すように検出器群Dのうちの一の
検出器(同図では検出器D−5)の中心線が、X線管1
と回転中心Oとを結ぶラインlよりP/4(Pは検出器の
配列ピッチ)だけずれている位置関係で回転させると、
前記(ψ′,θ′)で示されるX線ビームRは隣接す
る検出器の中心(同図では検出器D−3,D−4の中間
点)のデータに対応することになる。
By the way, as shown in the figure, the center line of one detector (detector D-5 in the figure) of the detector group D is the X-ray tube 1
Is rotated by P / 4 (P is the arrangement pitch of the detectors) from a line 1 connecting the rotation center O and
The X-ray beam R indicated by (ψ ′, θ 1 ′) corresponds to the data at the center of the adjacent detectors (the midpoint between the detectors D-3 and D-4 in the figure).

ここで、(ψ,θ)のビームによるデータをP
(ψ,θ)とし、(ψ′,θ′)のビームによるデ
ータをP(ψ′,θ′)とすると、 P(ψ,θ)=P(ψ′,θ′) …(3) となる。そして、P(ψ′,θ′)は検出器で求める
ことができないデータであるが(検出器の中間位置のデ
ータであるため)、これに相当するデータはP(ψ,θ
)として得られる。
Here, the data by the beam of (ψ, θ 1 ) is P
(Ψ, θ 1) and then, (ψ ', θ 1' ) the data by the beam P (ψ ', θ 1' ) of When, P (ψ, θ 1) = P (ψ ', θ 1') … (3) P (ψ ′, θ 1 ′) is data that cannot be obtained by the detector (because it is data at the intermediate position of the detector), but the corresponding data is P (ψ, θ 1).
1 ).

そこで、P(ψ,θ)を「対向データ」とすること
で、チャンネル間のデータを求めることができ、同様に
第6図に示すように各チャンネル間に相当する「対向デ
ータ」を用いて2nチャンネルのデータを得ることができ
る。
Therefore, by setting P (ψ, θ 1 ) to “opposite data”, data between channels can be obtained. Similarly, as shown in FIG. 6, “opposite data” corresponding to each channel is used. 2n channel data can be obtained.

そして、前述した米国特許の技術によればチャンネル
間データを「対向データ」よりリフレクションによって
求めていたのに対し、本発明では「対向データ」を零と
して扱い、「対向データ」の収集を待たずに各ファンデ
ータ毎のパイプライン的処理を可能としている。
According to the technique of the above-mentioned U.S. patent, the inter-channel data is obtained by reflection from "opposite data", whereas in the present invention, "opposite data" is treated as zero, and the "opposite data" is not waited for. In addition, it enables pipeline processing for each fan data.

即ち、1985年9月5日に出願した本件出願人と同一出
願人による米国出願(出願番号732260号)に記載された
拡張されたダイバージェント法の原理を用いれば、ある
データP(ψ,θ)とその対向データP(−ψ,θ+π
−2ψ)とが存在するとき、両データにそれぞれ任意の
重みw(ψ,θ),w−ψ,θ+π−2ψ)を乗算してか
ら再構成しても、その重み付けの和が「2」になる限り
結果に変わりがないことが判っている。
That is, if the principle of the extended divergent method described in the US application (application number 732260) filed on September 5, 1985 by the same applicant as the present applicant is used, certain data P (ψ, θ) ) And its opposite data P (−ψ, θ + π
-2ψ) exists, even if both data are multiplied by arbitrary weights w (ψ, θ), w−ψ, θ + π−2ψ) and then reconstructed, the sum of the weights is “2”. It turns out that the result is the same as long as.

ここで、第8図に示すように回転位置SでX線管1よ
り噴射され検出器群Dで検出されるX線ビームをR1〜R9
とすると、この各ビームR1〜R9の中間に存在するX線ビ
ームR1′〜R9′は、X線管1が他の回転位置に達した際
に得られることは第5図で示した通りである。そして、
これら各ビームR1〜R9,R1′〜R9′の「対向データ」と
してのビームを破線に示し、X線ビームR1〜R9,R1′〜R
9′によって得られるデータと、これらの「対向デー
タ」との重み付けを同図に示すように決定すると、これ
は前述した拡張されたダイバージェント法の条件を満た
している。
Here, as shown in FIG. 8, the X-ray beams emitted from the X-ray tube 1 at the rotational position S and detected by the detector group D are R 1 to R 9
Then, it is shown in FIG. 5 that the X-ray beams R 1 ′ to R 9 ′ existing in the middle of the respective beams R 1 to R 9 are obtained when the X-ray tube 1 reaches another rotation position. As shown. And
The beams as "opposing data" of these respective beams R 1 to R 9 , R 1 ′ to R 9 ′ are shown by broken lines, and the X-ray beams R 1 to R 9 , R 1 ′ to R
When the weighting of the data obtained by 9'and these "opposed data" is determined as shown in the figure, this satisfies the condition of the extended divergent method described above.

従って、回転位置SでのX線ファンビームに着目する
と、X線ビームR1〜R9で得られたデータに「2」を重み
付けし、各チャンネル間のデータに「0」を重み付けし
て再構成しても全データ系で考察すれば拡張されたダイ
バージェント法の条件を満足していることになる。
Therefore, focusing on the X-ray fan beam at the rotation position S, the data obtained by the X-ray beams R 1 to R 9 are weighted with “2”, and the data between the channels are weighted with “0”. Even if it is configured, if it is considered in the entire data system, it means that the conditions of the extended divergent method are satisfied.

このことをX線パスの拡り角度とX線源の回転角度と
の関係を示した第9図のサイノグラムを参照してさらに
詳しく説明する。第9図において、X線源の回転角度が
第5図及び第8図に示されるようにθのときX線検出
器D1乃至D9は線l1上の黒丸で示したX線パスR1,R2,…,R
9のデータを検出する。この回転角度θのときはX線
パスR1,R2,…,R9のそれぞれ隣接するパスを二等分する
X線R1′,R2′,…,R8′のデータは検出されない。ここ
で第5図に示した幾何学的位置関係から明白なように回
転角度θにおいてファンビームの中心からψずれた
パスR7′(白丸)は回転角度θ+π−2ψにおいて
ファンビームの中心から−ψずれた検出器D3を通るパ
スR7′(黒丸)に対応する。すなわち第9図の線l1は同
図のl2に対応し、X線源1がΔψの間隔で回転しながら
データを収集すれば回転角度θにおける線l1で得られ
なかったデータは線l2上のパスで得られるのである。
This will be described in more detail with reference to the sinogram of FIG. 9 showing the relationship between the spread angle of the X-ray path and the rotation angle of the X-ray source. In FIG. 9, when the rotation angle of the X-ray source is θ 1 as shown in FIGS. 5 and 8, the X-ray detectors D 1 to D 9 are X-ray paths indicated by black circles on the line l 1. R 1 , R 2 , ..., R
Detect 9 data. At this rotation angle θ 1 , the data of the X-rays R 1 ′, R 2 ′,…, R 8 ′ that bisect the adjacent X-ray paths R 1 , R 2 , ..., R 9 are detected. Not done. Here, as is clear from the geometrical positional relationship shown in FIG. 5, the path R 7 ′ (white circle) deviated from the center of the fan beam by ψ 1 at the rotation angle θ 1 is the fan at the rotation angle θ 1 + π−2ψ 1 . It corresponds to the path R 7 ′ (black circle) through the detector D 3 that is −ψ 1 shifted from the center of the beam. That is, line l 1 in FIG. 9 corresponds to l 2 in FIG. 9, and if the X-ray source 1 collects data while rotating at an interval of Δψ, the data that cannot be obtained at line l 1 at the rotation angle θ 1 It is obtained by the path on the line l 2 .

従って、第8図に示したように拡張されたダイバージ
ェント法に従って線l1(↓方向の重み付け)及び線l2
(↑方向の重み付け)を同図に示すようにすれば、U.S.
Pat.4,284,896のように対向するパスのデータを埋め込
まなくても再構成できる。尚、重み付け0は等価的にデ
ータの値が0と同じであるので第7図(A)に示すよう
に検出されたデータの間に第7図(B)に示すように0
を入れても同じである。
Therefore, if the line l 1 (weighting in the ↓ direction) and the line l 2 (weighting in the ↑ direction) according to the divergent method expanded as shown in FIG.
It can be reconstructed without embedding the data of the opposite path like Pat.4,284,896. Note that the weighting 0 is equivalently the same as the data value 0, so that the weighting 0 is 0 as shown in FIG. 7 (B) between the detected data as shown in FIG. 7 (A).
It is the same even if you put.

また、例えば6Δψごとにデータをサンプリングする
と第10図のサイノグラムのようになる。回転角度θ
おける線l1′上のパスR1′,R2′,R3,…,R8′のうち実際
に得られるのは線l2′上のパスR1′,R4′,R7′になりパ
スR2′,R3′,R5′,R6,R8′のデータは得られない。しか
しながらパスR6′のθ方向の近傍のパスr2,r3にはデー
タが存在し、しかも線l1上のパスR6′のθ方向の近傍に
も存在することになる。また、例えば512チャンネルで
ファン角度60゜としてもデータの収集間隔6Δφは0.7
゜程度なので、パスr3またr2をR6′と考えて、そのまま
コンボリューション,バックプロジェクションにもアー
チファクトなどは生じない。
Further, if the data is sampled every 6Δφ, for example, the sinogram of FIG. 10 is obtained. Of the paths R 1 ′, R 2 ′, R 3 , ..., R 8 ′ on the line l 1 ′ at the rotation angle θ 1, what is actually obtained is the path R 1 ′, R 4 ′ on the line l 2 ′. , R 7 ′, and the data of paths R 2 ′, R 3 ′, R 5 ′, R 6 and R 8 ′ cannot be obtained. However 'there is data in the path r 2 near the in the θ direction, r 3, moreover path R 6 on the line l 1' pass R 6 also to be present in the vicinity of θ direction. Also, for example, with 512 channels and a fan angle of 60 °, the data collection interval 6Δφ is 0.7.
Since it is about ゜, the path r 3 or r 2 is considered as R 6 ′, and convolution and back projection do not have any artifacts.

実際に発明者がコンピュータによってファン角度、51
2チャンネル、データの収集間隔の場合のシミュレーシ
ョンを行った画像にはアーチファクトは発生しなかった
し、また従来に比べ分解能が向上することが確められ
た。
In fact, the inventor used a computer
It was confirmed that no artifacts occurred in the simulated images in the case of 2 channels and the data collection interval, and the resolution was improved compared to the conventional one.

ここで今、1024chの検出器を持つX線CTシステムを考
え、このシステムで得られる全データP(ψ,θ)につ
いて、ψがΔψ/2の間隔でサンプリングされているもの
とする。そして、上述の重み付けを、 とすると、これは拡張されたダイバージェント法の条件
を満たしている。従って、以後再構成に供されるデータ
を、 として処理すればよい。従って、結果的には1024chの検
出器のうち例えば偶数chの512ch分だけデータを収集す
ればよいことになる。このため、わざわざ検出器を1024
ch要せず、その半数の512ch有していても同等の画像が
得られることが分る。
Now, let us consider an X-ray CT system having a 1024-ch detector, and assume that ψ is sampled at intervals of Δψ / 2 for all data P (ψ, θ) obtained by this system. Then, the above weighting is Then, this satisfies the condition of the extended divergent method. Therefore, the data that will be used for reconstruction will be Should be processed as Therefore, as a result, it is only necessary to collect data for 512 channels, for example, even channels of the 1024 channel detectors. For this reason, the detector was purposely set to 1024
It can be seen that the same image can be obtained without using ch, and even with half of them, 512 ch.

また、コンボリューションに使用する関数としては とか、 または、 などを使用することができる。Also, as the function used for convolution And, Or Etc. can be used.

従って、これら(6),(7),(8)式で示される
ようなコンボリューション関数を とすると第5図において点(r,φ)のピクセルの値f
(r,φ)は、 となる。
Therefore, the convolution function as shown by these equations (6), (7), (8) Then, the pixel value f at the point (r, φ) in FIG.
(R, φ) is Becomes

ただし、 M=360゜/Δθ N=(ファン角度/2)/Δψ) ΔθはX線源の回転角度間隔 を表わす。However, M = 360 ° / Δθ N = (fan angle / 2) / Δψ) Δθ represents the rotation angle interval of the X-ray source.

(9)式において、Lm(r,φ)はX線源から点(r,
φ)までの距離、また は−NΔψから+NΔψまですなわちファン角度の範囲
のコンボリューション演算を示し、 はバックプロジェクション演算を示している。
In equation (9), L m (r, φ) is a point (r,
distance to φ) Indicates a convolution operation in the range of −NΔψ to + NΔψ, that is, the fan angle range, Indicates a back projection calculation.

なお、 は座標変換のためのヤコビアンである。In addition, Is the Jacobian for coordinate transformation.

またこの重み付け係数wは2か0をとるようになって
いる。ここでwの代わりにkw(kは0でない任意の定
数)を用いることも可能でありたとえばk=1/2として
もよい。このときkwは1か0の値をとる。但し、k≠1
の場合には再構成される画像の濃淡値が本来の値のk倍
になって現れるため、画像再構成後に1/k倍する必要が
ある。たとえばk=1/2のときには作られた画像の濃淡
値を2倍すればよい。
Further, the weighting coefficient w takes 2 or 0. Here, kw (k is an arbitrary constant other than 0) may be used instead of w, and for example, k = 1/2 may be used. At this time, kw takes a value of 1 or 0. However, k ≠ 1
In this case, the grayscale value of the reconstructed image appears to be k times the original value, so it is necessary to multiply it by 1 / k after the image reconstruction. For example, when k = 1/2, the gray value of the created image may be doubled.

このように、特願昭61−74622号に開示したCIAの原理
によれば、nチャンネルの検出器群でありながら、2nチ
ャンネル分のデータに基づきCT画像を再構成することが
できる。そして、本発明ではnチャンネルの検出器群の
うちの偶数チャンネル,奇数チャンネルでそれぞれ線質
の異なるX線データを収集し、これをデータ分離部で偶
数チャンネルデータ群,奇数チャンネルデータ群に分離
し、この各データ群に対してCIAを実行することで、n
チャンネルの検出器群で1回のスキャンによって線質の
異なるX線データを収集しながらも、線質を変えた2回
のスキャンによって得られる画像と同等の空間分解能を
得ることができる。
As described above, according to the CIA principle disclosed in Japanese Patent Application No. 61-74622, it is possible to reconstruct a CT image based on data for 2n channels even though the detector group is for n channels. According to the present invention, X-ray data having different radiation qualities are collected in the even-numbered channel and the odd-numbered channel of the n-channel detector group, and the data is separated into the even-channel data group and the odd-channel data group. , By executing CIA for each data group,
It is possible to obtain the same spatial resolution as an image obtained by two scans with different radiation qualities while collecting X-ray data having different radiation qualities by one scan with the detector group of the channel.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図は実施例装置のブロック図である。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of the embodiment apparatus.

同図において、11はデータ収集部(DAS)であり、被
検体の回りに前記X線管1と検出器群Dとを一体的に例
えば360゜回転させて各方向からのプロジェクションデ
ータを収集するものである。ここで、このデータ収集部
11におけるX線管1と検出器群Dとの関係は、第5図に
示すように一の検出器のセンターが、X線管1と回転中
心Oとを結ぶラインlよりもP/4(Pは検出器配列ピッ
チ)だけずれている位置関係となっている。そして、こ
のデータ収集部11では、X線管1の各噴射位置毎にn
(=2N)個のX線ファンデータP(nΔψ,θ)(ただ
し、n=1,2,…,2N)が収集されるものとする(従っ
て、検出器群Dはn(=2N)チャンネルである)。
In the figure, reference numeral 11 is a data collecting unit (DAS), which integrally rotates the X-ray tube 1 and the detector group D around the subject, for example, 360 ° to collect projection data from each direction. It is a thing. Where this data collector
As shown in FIG. 5, the relationship between the X-ray tube 1 and the detector group D in 11 is such that the center of one detector is P / 4 (rather than line 1 connecting the X-ray tube 1 and the rotation center O). P has a positional relationship in which it is displaced by the detector array pitch). Then, in this data acquisition unit 11, n is set for each injection position of the X-ray tube 1.
(= 2N) pieces of X-ray fan data P (nΔψ, θ) (where n = 1, 2, ..., 2N) are to be collected (therefore, the detector group D has n (= 2N) channels). Is).

ここで、このデータ収集部11では、2Nチャンネルのう
ちの偶数チャンネルと奇数チャンネルとでX線の線質が
異なるX線データを収集できるようになっている。この
ために、第2図に示すように前記検出器群Dのうちの例
えば偶数チャンネルの入射面上にX線フィルタ31を配置
している。このため、X線管1より曝射されるX線ファ
ンビームのうち、Ray1はX線フィルター31を通過しない
のでX線エネルギーがA(kV)であるのに対し、Ray2は
X線フィルタ31を通過するので、平均X線エネルギーは
A(kV)より高くなり、従って、偶数チャンネルと奇数
チャンネルとでX線の線質を異ならせることができる。
Here, the data collection unit 11 is capable of collecting X-ray data having different X-ray quality in the even and odd channels of the 2N channels. For this purpose, as shown in FIG. 2, an X-ray filter 31 is arranged on the entrance surface of, for example, an even channel in the detector group D. Therefore, in the X-ray fan beam emitted from the X-ray tube 1, Ray1 does not pass through the X-ray filter 31, so the X-ray energy is A (kV), whereas Ray2 does not pass through the X-ray filter 31. Since it passes, the average X-ray energy becomes higher than A (kV), so that the X-ray quality can be made different between the even channel and the odd channel.

ログ変換部22は、前記DAS11で収集されるX線強度が
指数関数であることに鑑み、これをlog変換するもので
ある。
The log conversion unit 22 performs log conversion of the X-ray intensity collected by the DAS 11 in view of the exponential function.

リファレンス補正部12は、X線強度の補正を行う補正
部である。
The reference correction unit 12 is a correction unit that corrects the X-ray intensity.

キャリブレーション部23は、キャリブレーションデー
タに基づき前記リファレンス補正部12からのデータを校
正するものである。
The calibration unit 23 calibrates the data from the reference correction unit 12 based on the calibration data.

データ分離部24は、前記DAS11で収集され、上記各部
で処理された2Nチャンネルのデータを、N個の偶数チャ
ンネルデータ群とN個の奇数チャンネルデータ群に分離
して出力するものである。
The data separation unit 24 separates the 2N channel data collected by the DAS 11 and processed by the respective units into N even channel data groups and N odd channel data groups and outputs them.

データ処理部13は、前記データ分離部24からのそれぞ
れN個の偶数チャンネルデータ群及び奇数チャンネルデ
ータ群に対し、各データ群のチャンネル間データとして
零を水増してそれぞれ2Nチャンネル分のX線ファンデー
タを作成処理するものである。尚、本実施例では前述し
た拡張されたダイバージェント法の条件と満足させるた
めに、このデータ処理部13は(5)式で示されるよう
に、前記データ収集部11で現に収集された2Nのデータに
ついてのみ「2」を乗算する。
The data processing unit 13 pads the N even-numbered channel data groups and the odd-numbered channel data groups from the data separation unit 24 with zeros as inter-channel data of each data group, and outputs 2N channels of X-ray fan data. Is created and processed. In the present embodiment, in order to satisfy the above-mentioned conditions of the expanded divergent method, the data processing unit 13 uses the 2N data currently collected by the data collecting unit 11 as shown by the equation (5). Multiply "2" only for the data.

14は画像再構成部であり、コンボリューション部15,
バックプロジェクション部16及びバックプロジェクショ
ン用のメモリ17で構成されている。前記画像再構成部14
は、(9)式で示されるようなコンボリューション し、バックプロジェクション の演算を実施する。尚、実際にはこれらコンボリューシ
ョンやバックプロジェクションは(9)式と等価な高速
な演算方法で処理される。
Reference numeral 14 is an image reconstruction unit, and a convolution unit 15,
It is composed of a back projection unit 16 and a memory 17 for back projection. The image reconstruction unit 14
Is the convolution as shown in equation (9) Back projection Is executed. Actually, these convolutions and back projections are processed by a high-speed arithmetic method equivalent to the equation (9).

そして、再構成されたCT画像は表示部18に表示される
か、あるいはディスク19に格納されるようになってい
る。また、デュアルエネルギー法の解析手法として公知
のように、線質の異なる各画像間で演算を行い、有効原
子番号の画像又は有効電子密度の画像等をその後に作成
するようにしてもよい。
Then, the reconstructed CT image is displayed on the display unit 18 or stored in the disc 19. Further, as is known as an analysis method of the dual energy method, an operation may be performed between images having different radiation qualities, and an image of effective atomic number or an image of effective electron density may be created thereafter.

以上のように構成された実施例装置の作用について第
3図を参照して説明する。DAS11でのX線管1と検出器
群Dとを被検体の回りに360度回転し、その各回転位置
でX線を曝射することによりデータを収集する。この結
果得られるデータを第3図の上段に示す。同図において
横方向はチャンネル番号,縦方向は各プロジェクション
位置に対応し、奇数チャンネルの白丸はA(kV)のエネ
ルギーで収集されたデータ(X線フィルタ31を通過しな
いデータ)を示し、偶数チャンネルの黒丸は≠A(kV)
のエネルギーで収集されたデータ(X線フィルター31を
通過したデータ)を示している。これらのデータは各プ
ロジェクション位置毎に収集され、その後、ログ変換部
22乃至キャリブレーション部23で各処理が実行され、デ
ータ分離部24に入力される。
The operation of the embodiment apparatus configured as described above will be described with reference to FIG. Data is collected by rotating the X-ray tube 1 and the detector group D in the DAS 11 360 degrees around the subject and irradiating X-rays at each rotation position. The data obtained as a result are shown in the upper part of FIG. In the figure, the horizontal direction corresponds to the channel number, the vertical direction corresponds to each projection position, and the white circles of the odd channels indicate the data (data that does not pass through the X-ray filter 31) collected with the energy of A (kV), and the even channels. The black circle is ≠ A (kV)
The data collected by the energy of (the data which passed the X-ray filter 31) are shown. These data are collected for each projection position, and then the log conversion unit
22 to the calibration unit 23 execute each processing, and the data is input to the data separation unit 24.

データ分離部24では、第3図の中段に図示するよう
に、奇数チャンネルデータ群と偶数チャンネルデータ群
とに分離して出力する。
As shown in the middle part of FIG. 3, the data separation unit 24 separates and outputs an odd channel data group and an even channel data group.

その後、データ処理部13において第3図の下段に示す
ように奇数チャンネルデータ群及び偶数チャンネルデー
タ群に対し、各データ群のチャンネル間データとして零
を水増しし、それぞれ2N個のデータを作成し、かつ、こ
こで拡張されたダイバージェント法の条件を満たす重み
付けを行なっている。従って、以降の画像再構成部14で
線質の異なるX線に基づくデータをそれぞれ2Nチャンネ
ルのデータとして扱って画像再構成を行うことで、線質
を変えた2回のスキャンで収集された各画像と同等の空
間分解能の画像を得ることができる。
Then, in the data processing unit 13, as shown in the lower part of FIG. 3, the odd-numbered channel data group and the even-numbered channel data group are padded with zeros as inter-channel data of each data group to generate 2N data each. Moreover, the weighting that satisfies the conditions of the divergent method extended here is performed. Therefore, in the subsequent image reconstructing unit 14, by treating the data based on the X-rays having different radiation qualities as the data of 2N channel and performing the image reconstruction, the data collected by the two scans with different radiation qualities are obtained. An image having a spatial resolution equivalent to that of the image can be obtained.

しかも、このような画像を再構成するにあたって、各
X線ファンデータ毎のパイプライン的処理を行うことが
できる。
Moreover, in reconstructing such an image, pipeline processing can be performed for each X-ray fan data.

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment,
Various modifications can be made within the scope of the present invention.

上述した実施例ではX線フィルタ31を検出器群Dの入
射面前面に配置したが、これに限らずこのようなX線フ
ィルタ31をX線管1と被検体との間に配置してもよく、
要は検出器群Dの奇数チャンネルと偶数チャンネルとで
X線の線質を変えられればその位置は問わない。また、
本発明装置で上述したデュアルエネルギースキャン以外
に通常のシングルエネルギースキャンをも行う場合に
は、第4図に示すようにX線フィタ31をX線ビームと交
差する位置と交差しない位置とに可変するように構成
し、シングルエネルギースキャンを行う場合には同図の
破線で示すようにX線ビームと交差しない位置にX線フ
ィルタ31を配置すればよい。
Although the X-ray filter 31 is arranged in front of the entrance surface of the detector group D in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this, and such an X-ray filter 31 may be arranged between the X-ray tube 1 and the subject. Often,
The point is that the position of the detector group D does not matter as long as the X-ray quality can be changed between the odd-numbered channel and the even-numbered channel. Also,
When the apparatus of the present invention also performs a normal single energy scan in addition to the dual energy scan described above, the X-ray filter 31 is changed to a position where it intersects with the X-ray beam and a position where it does not intersect, as shown in FIG. When performing the single energy scan with the above configuration, the X-ray filter 31 may be arranged at a position not intersecting with the X-ray beam as shown by the broken line in the figure.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば1回のスキャン
によって異なるX線エネルギーのデータを収集するよう
にして撮影時間の短縮化と被検体の動きによる悪影響の
低減とを図り、しかも、空間分解能は線質を変えた2回
のスキャンにより得られる各画像のものと同等とするこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the data of different X-ray energies are collected by one scan to shorten the imaging time and reduce the adverse effect due to the movement of the subject, and further, the spatial resolution. Can be made equivalent to that of each image obtained by two scans with different beam qualities.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例装置のブロック図、第2図は
X線フィルムの一例を示す概略説明図、第3図は同上装
置でのデータ処理の流れを示す概略説明図、第4図はX
線フィルタの変形例を示す概略説明図、第5図は同上実
施例装置のデータ収集部の概略説明図、第6図は「対向
データ」を説明するための概略説明図、第7図(A),
(B)はデータ処理部での処理動作を示す図、第8図は
拡張されたダイバージェント法に基づく重み付けを示す
図、第9図,第10図はX線パスの拡り角度とX線の回転
角度との関係を示すサイノグラムである。 1……X線管、D……検出器群、11……データ収集部、
13……データ処理部、14……画像再構成部、24……デー
タ分離部、31……X線フィルタ。
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic explanatory view showing an example of an X-ray film, and FIG. 3 is a schematic explanatory view showing a flow of data processing in the same apparatus. The figure is X
FIG. 5 is a schematic explanatory view showing a modified example of the line filter, FIG. 5 is a schematic explanatory view of a data collection unit of the above-mentioned embodiment apparatus, FIG. 6 is a schematic explanatory view for explaining “opposite data”, and FIG. ),
(B) is a diagram showing the processing operation in the data processing unit, FIG. 8 is a diagram showing weighting based on the extended divergent method, and FIGS. 9 and 10 are X-ray path spread angles and X-rays. 2 is a sinogram showing the relationship with the rotation angle of. 1 ... X-ray tube, D ... Detector group, 11 ... Data collection unit,
13 ... Data processing unit, 14 ... Image reconstruction unit, 24 ... Data separation unit, 31 ... X-ray filter.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被検体の回りに一体的に回転されるX線管
及びnチャンネルの検出器群を有し、かつ、前記検出器
群の一つの検出器の中心が前記X線管とその回転中心と
を結ぶ延長線よりも検出器配列ピッチの1/4ずれた位置
関係で回転させ、その各位置でnチャンネルのX線ファ
ンデータを収集するデータ収集部と、前記検出器群の偶
数チャンネルと奇数チャンネルとでX線の線質を異なら
せるX線フィルタと、前記検出器群からのデータを偶数
チャンネル,奇数チャンネル毎に分離するデータ分離部
と、このデータ分離部からのそれぞれn/2個の偶数チャ
ンネルデータ群及び奇数チャンネルデータ群に対し、各
データ群のチャンネル間データとして零を加えてそれぞ
れn個のデータを作成するデータ処理部と、このデータ
処理部からのデータに基づきそれぞれnチャンネルデー
タとして演算して線質の異なる2種のX線に基づくCT画
像を再構成する画像再構成部とを有することを特徴とす
るX線CT装置。
1. An X-ray tube and an n-channel detector group that are integrally rotated around a subject, and one detector of the detector group has the center as the X-ray tube and its center. A data collecting unit that rotates in a positional relationship deviated from the extension line connecting the rotation center by 1/4 of the detector array pitch, and collects n-channel X-ray fan data at each position, and an even number of the detector groups. An X-ray filter for differentiating the X-ray quality between the channel and the odd channel, a data separation unit for separating the data from the detector group into even and odd channels, and n / n from each of the data separation units. A data processing unit that adds n to each of the two even-channel data groups and odd-channel data groups as inter-channel data of each data group to create n data, and the data from this data processing unit. Hazuki X-ray CT apparatus characterized by including a respective image reconstruction unit which reconstructs a CT image based on the operation to the radiation quality of two different X-rays as n-channel data.
【請求項2】X線フィルタは、nチャンネルの検出器群
の偶数チャンネル又は奇数チャンネルのいずれか一方の
入射面上に配置された特許請求の範囲第1項記載のX線
CT装置。
2. The X-ray filter according to claim 1, wherein the X-ray filter is arranged on an incident surface of either an even channel or an odd channel of an n-channel detector group.
CT device.
【請求項3】X線フィルタは、X線ビームと交差する位
置及びX線ビームと交差しない位置に変位可能に支持さ
れた特許請求の範囲第2項記載のX線CT装置。
3. The X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein the X-ray filter is displaceably supported at a position intersecting with the X-ray beam and a position not intersecting with the X-ray beam.
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