JPH09168536A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線ＣＴ装置において、被検体の診断部位の
断層像を計測する位置を決定するためのスキャノグラム
像に生じるまだら状アーチファクトを除去する。 【解決手段】 Ｘ線検出器５からの検出信号を数値化し
た計測データを用いて画像処理を行う画像処理装置９内
にて、入力した計測データに対数変換を施す対数変換器
１５の前段に、上記入力した計測データに対し所定量の
バイアス値を加算するバイアス加算器２０を設けたもの
である。これにより、予め所定量の数値データを一率に
加算して上記対数変換器１５へ入力する計測データが
“０”又はマイナスにならないようにすることができ
る。従って、上記バイアス値が加算された正のデータに
ついて対数変換の処理を行うので、従来のようなまだら
状アーチファクトの発生を抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、計測位置の被検体
を中心にして対向配置されたＸ線管球とＸ線検出器とを
上記被検体の周りに回転すると共に該Ｘ線管球から被検
体にＸ線を放射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出し
て診断部位の断層像を計測し表示するＸ線ＣＴ装置に関
し、特に上記断層像を計測する位置を決定するためのＸ
線透過像(以下「スキャノグラム像」という）に生じる
まだら状アーチファクトを除去することができるＸ線Ｃ
Ｔ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のＸ線ＣＴ装置は、図３に
示すように、天板１上に被検体２を寝載し該被検体２を
計測位置へ移動させる被検体テーブル３と、上記計測位
置の被検体２を中心にしてＸ線管球４とＸ線検出器５と
が対向配置されると共に上記被検体２の周りに回転され
Ｘ線管球４から被検体２にＸ線を放射しこの透過Ｘ線を
Ｘ線検出器５で検出するスキャナ６と、上記Ｘ線管球４
に高電圧を印加する高電圧発生装置７と、上記Ｘ線管球
４からのＸ線の放射を制御するＸ線制御装置８と、上記
Ｘ線検出器５からの検出信号を数値化した計測データを
用いて画像処理を行う画像処理装置９と、この画像処理
装置９からの画像信号を画像として表示すると共に操作
指令や計測条件を入力する操作卓１０とを有して成って
いた。

【０００３】なお、上記スキャナ６のＸ線管球４とＸ線
検出器５は、中心部に被検体２を挿入する開口部を有す
る回転円盤１１上にて対向位置に取り付けられ、この回
転円盤１１はスキャナ駆動装置１２で所定方向に回転さ
れるようになっている。そして、上記Ｘ線管球４から放
射されたＸ線ビーム１３は、コリメータ１３′によって
スライス方向に制限され、被検体２を透過してその透過
Ｘ線が多チャンネル型のＸ線検出器５で検出され、この
検出信号が計測回路１４によって増幅されると共にＡ／
Ｄ変換され、数値データ化が行われるようになってい
る。また、上記画像処理装置９は、上記計測回路１４か
ら入力した計測データに対数変換を施す対数変換器１５
と、この対数変換器１５からの出力データに対しエア補
正を施すエア補正器１６と、このエア補正器１６からの
出力データに対し輪郭強調などの二次元フィルタリング
処理を行う二次元フィルタリング器１７とから成る。さ
らに、符号１８は、上記スキャナ６及び被検体テーブル
３に制御信号を送るスキャナ・テーブル制御装置を示し
ている。また、符号１９は、操作卓１０に設置されたテ
レビモニタなどの表示装置を示している。

【０００４】次に、図３に示す従来のＸ線ＣＴ装置にお
けるスキャノグラム像の計測方法について、図４に示す
フローチャートを参照して説明する。まず、操作者は、
図３に示す操作卓１０を用いて、被検体２のスキャノグ
ラム像の計測に必要な種々の操作指令や計測条件を入力
する（ステップＡ）。次に、これら入力された操作指令
や計測条件から必要な制御信号を、画像処理装置９を介
してＸ線制御装置８とスキャナ・テーブル制御装置１８
に送り、計測準備動作をする（ステップＢ）。次に、上
記Ｘ線制御装置８とスキャナ・テーブル制御装置１８と
から、被検体テーブル３及びスキャナ６並びにＸ線管球
４などに制御信号を送り、所定条件でスキャノグラム像
の計測が行えるよう一連の制御を行って、計測開始の命
令待ちになる（ステップＣ）。そして、操作者が操作卓
１０を用いて計測開始命令を入力すると、上記ステップ
Ｃは“YES”側へ進んでステップＤに入り、被検体２の
体軸方向に沿ってスキャノグラム像の計測を開始する。

【０００５】これにより、図３においてＸ線管球４から
Ｘ線が放射され、Ｘ線ビーム１３が被検体２を透過し、
この透過Ｘ線をＸ線検出器５で検出して計測回路１４へ
送る。この計測回路１４は、天板１の移動方向（スライ
ス方向）の所定のサンプリング点において多チャンネル
型のＸ線検出器５の各チャンネルの出力を計測し、Ａ／
Ｄ変換して数値データ化した上で画像処理装置９へ転送
する（ステップＥ）。このとき、上記計測回路１４の出
力データは、次の式（１）のように表される。 ただし、ｘi,jは、Ｘ線検出器５のチャンネル番号をｉ
とし天板１の移動方向のサンプリング点をｊとした場合
の計測回路１４の出力データを示す。Ｉiは、被検体２
や天板１などの減弱体が無い場合の平均的なｘi,jの値
を示す。ｅは、自然対数の底を示す。 Ｓi,jはＸ線検出器５のチャンネル番号をｉとし天板１
の移動方向のサンプリング点をｊとした場合のＸ線透過
経路を示し、μ(ｓ)は上記Ｘ線透過経路Ｓi,j上のＸ線
吸収係数分布を示し、ｄｓはＳi,j上の積分線素を示し
ている。

【０００６】上記画像処理装置９内では、入力した計測
データについて対数変換器１５で対数変換を行う（ステ
ップＦ）。この対数変換の処理は、次の式（２）のよう
に表される。 ここで、logｘi,j及びlogＩiは自然対数をとることを意
味するものとしても一般性を失わない。そして、上記式
（１）及び式（２）に出てくるＩiは、予め被検体２や
天板１などの減弱体が無い状態でＸ線ビーム１３を計測
することによって容易に求められる。

【０００７】次に、上記対数変換器１５で対数変換され
た計測データは、エア補正器１６に入力してエア補正が
施される（ステップＧ）。すなわち、予め求めておいた
Ｉiを用いて上記式（２）に示すｙi,jに対して次の式
（３）によるエア補正処理を行う。 この式（３）を見れば明らかなように、エア補正後のデ
ータｚi,jは、Ｘ線透過経路Ｓi,j上のＸ線吸収係数の分
布にのみ依存する（ｘi,j＞０の場合）。

【０００８】次のステップＨでは、被検体２についてス
ライス方向の所定の距離分だけスキャノグラム像の計測
動作が完了したかどうかを判断している。画像処理装置
９がスキャノグラム像の計測動作が完了したと判断する
と、上記ステップＨは“YES”側へ進んでステップＩに
移行する。そして、二次元フィルタリング器１７によ
り、輪郭強調等の適当な二次元フィルタリング処理を行
って（ステップＩ）スキャノグラム像を作成する。その
後、このように作成されたスキャノグラム像を画像処理
装置９から操作卓１０へ転送し（ステップＪ）、表示装
置１９へ送ってその画面にスキャノグラム像を表示す
る。これにより、最終的にスキャノグラム像の計測を終
了する。そして、上記表示装置１９に表示されたスキャ
ノグラム像により、骨格や臓器等の位置関係を見ながら
診断部位の断層像計測の位置を予め計画し、この計画に
従って断層像の計測を行うこととなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のＸ線ＣＴ装置においては、被検体２のスキャノグラ
ム像の計測において、該被検体２の大きさやスライス厚
さ、Ｘ線管電流等の計測条件等によりＸ線検出器５への
入射Ｘ線量が非常に少ない場合は、スキャノグラム像の
対応する部分に白黒のまだら状アーチファクトが発生
し、骨格や臓器等の画像が読影できなくなることがあっ
た。すなわち、Ｘ線検出器５に入射するＸ線量が非常に
少ないと、各種のノイズの影響により、前述の式（３）
においてｘi,j≦０になる場合が生じ、この場合は対数
変換器１５による対数変換ができなくなってしまうもの
であった。

【００１０】このようなときは、上記対数変換器１５内
でｘi,jの値を適宜の正の値に代替していた。例えば計
測データｘi,jが“０”又はマイナスであるときは、
“１”以上の値に置き換えて対数変換をしていた。この
結果、計測データｘi,jが本来の情報を反映しなくな
り、前述の式（３）においてｚi,jがＸ線透過経路Ｓi,j
上のＸ線吸収係数の分布とは無関係な値になってしまう
ことがあった。そして、このような部分があちこちに表
われると、スキャノグラム像としてはまだら状アーチフ
ァクトが発生することとなる。この場合は、被検体２の
その部分の生体構造がわからなくなり、診断部位の位置
決めが正しくできなくなるものであった。

【００１１】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、被検体の診断部位の断層像を計測する位置を決定
するためのスキャノグラム像に生じるまだら状アーチフ
ァクトを除去することができるＸ線ＣＴ装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるＸ線ＣＴ装置は、天板上に被検体を寝
載し該被検体を計測位置へ移動させる被検体テーブル
と、上記計測位置の被検体を中心にしてＸ線管球とＸ線
検出器とが対向配置されると共に上記被検体の周りに回
転されＸ線管球から被検体にＸ線を放射しこの透過Ｘ線
をＸ線検出器で検出するスキャナと、上記Ｘ線管球に高
電圧を印加する高電圧発生装置と、上記Ｘ線管球からの
Ｘ線の放射を制御するＸ線制御装置と、上記Ｘ線検出器
からの検出信号を数値化した計測データを用いて画像処
理を行う画像処理装置と、この画像処理装置からの画像
信号を画像として表示すると共に操作指令や計測条件を
入力する操作卓とを有するＸ線ＣＴ装置において、上記
画像処理装置内にて入力した計測データに対数変換を施
す対数変換手段の前段に、上記入力した計測データに対
し所定量のバイアス値を加算するバイアス加算手段を設
けたものである。

【００１３】また、上記バイアス加算手段は、入力した
計測データの値に応じてバイアス値の量を変化させ、こ
のバイアス値を上記計測データに対し加算するようにし
てもよい。

【００１４】さらに、上記バイアス加算手段は、入力し
た計測データについて所定期間内での最小値を求め、こ
の最小値によりバイアス値を最適化して上記計測データ
に対し加算するようにしてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるＸ
線ＣＴ装置の実施の形態を示す全体構成のブロック図で
ある。このＸ線ＣＴ装置は、計測位置の被検体を中心に
して対向配置されたＸ線管球とＸ線検出器とを上記被検
体の周りに回転すると共に該Ｘ線管球から被検体にＸ線
を放射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出して診断部
位の断層像を計測し表示するもので、図１に示すよう
に、被検体テーブル３と、スキャナ６と、高電圧発生装
置７と、Ｘ線制御装置８と、画像処理装置９と、操作卓
１０とを有して成る。

【００１６】上記被検体テーブル３は、天板１上に被検
体２を寝載し該被検体２を後述のスキャナ６の計測位置
へ移動させるもので、上記天板１が矢印Ｐ，Ｑのように
前後方向に移動可能とされている。スキャナ６は、上記
天板１上に寝載されて矢印Ｐ方向に移動してきた被検体
２についてＸ線を放射すると共にその透過Ｘ線を検出す
るもので、中心部に被検体２を挿入する開口部を有する
回転円盤１１上にＸ線管球４とＸ線検出器５とが対向配
置され、この回転円盤１１がスキャナ駆動装置１２で所
定方向に回転されるようになっている。これにより、上
記Ｘ線管球４とＸ線検出器５とが被検体２の周りに回転
され、Ｘ線管球４から放射されたＸ線ビーム１３がコリ
メータ１３′によってスライス方向に制限され、被検体
２を透過してその透過Ｘ線が多チャンネル型のＸ線検出
器５で検出される。そして、上記Ｘ線検出器５から出力
された検出信号は、計測回路１４で増幅されると共にＡ
／Ｄ変換され、数値データ化されて出力されるようにな
っている。

【００１７】高電圧発生装置７は、上記スキャナ６内の
Ｘ線管球４に高電圧を印加するもので、後述のＸ線制御
装置８から送られる制御信号により動作し、例えば２〜
５msの高電圧パルスを上記Ｘ線管球４に印加するように
なっている。Ｘ線制御装置８は、上記Ｘ線管球４からの
Ｘ線の放射を制御するもので、画像処理装置９を介して
ＣＴスキャンに必要な制御信号が入力され、管電圧及び
管電流などの制御信号を上記高電圧発生装置７へ送出す
るようになっている。

【００１８】また、画像処理装置９は、上記スキャナ６
内のＸ線検出器５から出力された検出信号を計測回路１
４で数値化した計測データを用いて画像処理を行うもの
で、上記計測回路１４から入力した計測データに対数変
換を施す対数変換器１５と、この対数変換器１５からの
出力データに対しエア補正を施すエア補正器１６と、こ
のエア補正器１６からの出力データに対し輪郭強調など
の二次元フィルタリング処理を行う二次元フィルタリン
グ器１７とから成る。

【００１９】さらに、操作卓１０は、上記画像処理装置
９で作成され出力された画像信号を入力して画像として
表示すると共に、各種の操作指令や計測条件を入力する
もので、一部にテレビモニタなどの表示装置１９を備え
ている。なお、図１において、符号１８は、上記スキャ
ナ６及び被検体テーブル３に制御信号を送るスキャナ・
テーブル制御装置を示している。

【００２０】ここで、本発明においては、上記画像処理
装置９内にて入力した計測データに対数変換を施す手段
としての対数変換器１５の前段に、上記入力した計測デ
ータに対し所定量のバイアス値を加算する手段としてバ
イアス加算器２０が設けられている。このバイアス加算
器２０は、対数変換器１５へ入力する計測データが
"０”又はマイナスにならないように、予め所定量の数
値データを一率に加算するようになっている。

【００２１】次に、このように構成された本発明のＸ線
ＣＴ装置におけるスキャノグラム像の計測方法につい
て、図２に示すフローチャートを参照して説明する。本
発明におけるスキャノグラム像の計測方法は、図４に示
す従来装置の場合とほとんど同じであるが、ステップＥ
とステップＦとの間にステップＥ′を挿入した点が異な
っている。以下の説明においては、図４に示す手順と同
じステップについては説明を省略し、上記ステップＥ′
を挿入したことによる相違点についてその手順を説明す
ることとする。

【００２２】まず、ステップＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅと進
み、ステップＥで図１に示す計測回路１４から前述の式
（１）に示す計測データｘi,jが出力され、画像処理装
置９へ転送される。この画像処理装置９へ転送された計
測データｘi,jは、バイアス加算器２０へ入力し、バイ
アス加算の処理が行われる（ステップＥ′）。このバイ
アス加算の処理は、次の式（４）のように表される。 ただし、ｂは、所定量のバイアス値（＞０）を示す。ｑ
i,jは、Ｘ線検出器５のチャンネル番号ｉ，天板１の移
動方向のサンプリング点ｊにおけるバイアス加算後の出
力データ（＞０）を示す。

【００２３】上述の式（４）における所定量のバイアス
値ｂとしては、例えば式（５）のように表される。 ただし、σiは、Ｘ線管球４からのＸ線照射なしで計測
を行った場合の計測データｘi,jを、Ｘ線検出器５の各
チャンネル毎に標準偏差計算をした場合のチャンネル番
号ｉでの標準偏差を示す。

【００２４】上記バイアス加算器２０でバイアス加算後
の出力データｑi,jは、次の対数変換器１５へ入力して
対数変換が施される（ステップＦ）。この対数変換の処
理は、前述の式（４）と式（１）とを用いて、次の式
（６）のように表される。 ただし、ｕi,jは、対数変換後の出力データを示す。

【００２５】次に、上記対数変換器１５で対数変換して
出力されたデータｕi,jは、エア補正器１６に入力して
エア補正が施される（ステップＧ）。このエア補正の処
理は、上述の式（６）を用いて、次の式（７）のように
表される。 ただし、ｒi,jは、エア補正後の出力データを示す。こ
こで、Ｉi≫ｂとすると、すなわちＸ線の減弱が著しく
ない場合は、 となり、上記の式（７）は、 となり、前述の式（３）とほぼ等価となる。

【００２６】その後、図４に示す手順と同様にステップ
Ｈ→Ｉ→Ｊと進み、ステップＪでスキャノグラム像を画
像処理装置９から操作卓１０へ転送し、表示装置１９へ
送ってその画面にスキャノグラム像を表示する。このと
き、前記ステップＥ′のバイアス加算により、ステップ
Ｆにおける対数変換は、一率にバイアス値が加算された
正のデータについて対数変換の処理を行うので、従来の
ようなまだら状アーチファクトの発生を抑えることがで
きる。このことから、操作者は、画質の良いスキャノグ
ラム像により生体構造を観察することができ、診断部位
の位置決めを正しく行うことができる。

【００２７】なお、本発明の他の実施形態として、図１
に示す画像処理装置９内のバイアス加算器２０を、スキ
ャナ６内の計測回路１４から入力した計測データの値の
大小に応じてバイアス値の量を変化させ、このバイアス
値を上記入力した計測データに対し加算するように構成
してもよい。すなわち、バイアス加算器２０内の入力部
に、入力した計測データの値を見てこの値の大小に応じ
て適当なバイアス値を選択するテーブルなどの判断選択
手段を設ければよい。このとき、変化させるバイアス値
ｂの範囲としては、前述の式（５）に示すような範囲で
ある。この場合は、入力した計測データの値に応じてバ
イアス値が決定されるので、本来の情報とかけ離れない
状態で画像処理を実行することができる。

【００２８】また、本発明の更に他の実施形態として、
図１に示す画像処理装置９内のバイアス加算器２０を、
スキャナ６内の計測回路１４から入力した計測データに
ついて所定期間内での最小値を求め、この最小値により
バイアス値を最適化して上記入力した計測データに対し
加算するように構成してもよい。すなわち、バイアス加
算器２０内の入力部に、入力した計測データについて計
測開始時から現在までの期間内における最小値を求めこ
の最小値によりバイアス値を最適化する演算手段などを
設ければよい。この場合も、入力した計測データの最小
値に応じてバイアス値が最適化されるので、本来の情報
とかけ離れない状態で画像処理を実行することができ
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
Ｘ線検出器からの検出信号を数値化した計測データを用
いて画像処理を行う画像処理装置内にて、入力した計測
データに対数変換を施す対数変換手段の前段に、上記入
力した計測データに対し所定量のバイアス値を加算する
バイアス加算手段を設けたことにより、予め所定量の数
値データを一率に加算して上記対数変換手段へ入力する
計測データが“０”又はマイナスにならないようにする
ことができる。従って、上記バイアス値が加算された正
のデータについて対数変換の処理を行うので、従来のよ
うなまだら状アーチファクトの発生を抑えることができ
る。このことから、操作者は、画質の良いスキャノグラ
ム像により生体構造を観察することができ、診断部位の
位置決めを正しく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＸ線ＣＴ装置の実施の形態を示す
全体構成のブロック図である。

【図２】本発明のＸ線ＣＴ装置におけるスキャノグラム
像の計測方法の手順を示すフローチャートである。

【図３】従来のＸ線ＣＴ装置を示す全体構成のブロック
図である。

【図４】従来のＸ線ＣＴ装置におけるスキャノグラム像
の計測方法の手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…天板 ２…被検体 ３…被検体テーブル ４…Ｘ線管球 ５…Ｘ線検出器 ６…スキャナ ７…高電圧発生装置 ８…Ｘ線制御装置 ９…画像処理装置 １０…操作卓 １４…計測回路 １５…対数変換器 １９…表示装置 ２０…バイアス加算器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天板上に被検体を寝載し該被検体を計測
   位置へ移動させる被検体テーブルと、上記計測位置の被
   検体を中心にしてＸ線管球とＸ線検出器とが対向配置さ
   れると共に上記被検体の周りに回転されＸ線管球から被
   検体にＸ線を放射しこの透過Ｘ線をＸ線検出器で検出す
   るスキャナと、上記Ｘ線管球に高電圧を印加する高電圧
   発生装置と、上記Ｘ線管球からのＸ線の放射を制御する
   Ｘ線制御装置と、上記Ｘ線検出器からの検出信号を数値
   化した計測データを用いて画像処理を行う画像処理装置
   と、この画像処理装置からの画像信号を画像として表示
   すると共に操作指令や計測条件を入力する操作卓とを有
   するＸ線ＣＴ装置において、上記画像処理装置内にて入
   力した計測データに対数変換を施す対数変換手段の前段
   に、上記入力した計測データに対し所定量のバイアス値
   を加算するバイアス加算手段を設けたことを特徴とする
   Ｘ線ＣＴ装置。
2. 【請求項２】 上記バイアス加算手段は、入力した計測
   データの値に応じてバイアス値の量を変化させ、このバ
   イアス値を上記計測データに対し加算するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 【請求項３】 上記バイアス加算手段は、入力した計測
   データについて所定期間内での最小値を求め、この最小
   値によりバイアス値を最適化して上記計測データに対し
   加算するようにしたことを特徴とする請求項１記載のＸ
   線ＣＴ装置。