JPH09215687A - X線撮影方法および装置並びにx線ct装置 - Google Patents
X線撮影方法および装置並びにx線ct装置Info
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Abstract
影方法および装置並びにX線CT装置を実現する。 【解決手段】 広がりに比べて厚みの薄いX線ビームを
その厚みの方向に被検体に関して相対的に掃引し、透過
X線に基づいて被検体の透視像を形成するX線撮影装置
において、X線検出素子のアレイDTe1〜DTe4を
X線ビームの厚みの方向に複数個隣接して透過X線を検
出するX線検出手段DTと、X線検出手段における複数
のX線検出素子のアレイの検出信号を重み付き加算した
信号に基づいて被検体の透視像を形成する画像形成手段
COMとを具備することを特徴とする。
Description
ビームのような、広がりに比べて厚みの薄いX線ビーム
をその厚みの方向に掃引することにより、被検体の透視
像を撮影するX線撮影方法および装置並びにX線CT装
置に関する。さらに詳しくは、X線検出器としてX線検
出素子のアレイ(array) を複数個有するものを用いて品
質の良い透視像を得るX線撮影方法および装置並びにX
線CT装置である。
のX線ビームでスキャンし、その測定データに基づいて
被検体の断層像が再構成される。測定データは、多数の
X線検出素子を扇状X線ビームの広がりの方向に配列し
た多チャンネルのX線検出器によって測定される。
・検出系の概念図を示す。図11において、X線照射器
XSから放射されるX線が、アパーチャ(aperture)AP
を通して厚みtのX線ビームBMとなって被検体OBに
照射され、その透過X線がX線検出器DTのX線検出素
子DTeで測定される。
は垂直な方向(x方向)に広がる扇状のビームとなって
いる。この扇状X線ビームの広がりの方向にX線検出素
子DTeが複数個配列され、多チャンネルのX線検出器
DTを構成している。すなわち、X線検出器DTはX線
検出素子DTeのアレイによって構成される。
X線照射・検出系を体軸OAを中心として回転させ、被
検体OBのスライス厚tの部分について周囲の複数方向
から透過X線データが測定される。
を決めるための透視撮影が行なわれる。透視撮影はX線
を照射しながらX線照射・検出系を被検体OBに対して
相対的に平行移動(掃引)させることによって行なわれ
る。
定されたX線透過データに基づいて透視像が形成され
る。操作者は透視像によって注目部位(病変部等)の正
確な位置を確認し、その部位が含まれるようにスライス
位置決めしてスキャンを実行する。このようなスキャン
位置決めのための透視撮影はスカウトビュー(scout vie
w)撮影と呼ばれる。
アレイを複数個有するX線検出器が開発されつつある。
これをX線CT装置のX線検出器として用いれば1スキ
ャンで複数スライスの測定データが得られるので、スル
ープット(through put) の向上や複数スライスの測定デ
ータを用いて多様な画像再構成を行なう等の先進的なデ
ータ処理が期待できる。
線検出器と同程度のz方向(幅)の寸法内に複数のアレ
イを形成することができる。その場合、アレイ1つ当た
りのスライス厚が薄くなるので、スカウトビュー撮影に
より高精細(高分解能)の透視像を得ることが期待され
る。しかし、スライス厚の減少に伴って測定データのS
/N(signal-to-noise ratio) が劣化するので画像の品
質が低下し高精細の特徴は減殺される。
されたもので、その目的は、高精細で品質の良い透視像
を撮影するX線撮影方法および装置並びにX線CT装置
を実現することである。
べて厚みの薄いX線ビームをその厚みの方向に被検体に
関して相対的に掃引し、透過X線に基づいて被検体の透
視像を形成するX線撮影方法において、X線検出素子の
アレイを前記X線ビームの厚みの方向に複数個隣接させ
たX線検出器によって前記透過X線を検出し、前記複数
のX線検出素子のアレイの検出信号を重み付き加算した
信号に基づいて被検体の透視像を形成することを特徴と
するX線撮影方法である。
ば、複数のX線検出素子のアレイの検出信号を重み付き
加算した信号に基づいて被検体の透視像を形成するよう
にしたので、X線ビームのボケを回復して高精細の透視
像を得ることができるとともにS/Nを向上させて品質
の良い透視像を得ることができるX線撮影方法を実現す
ることができる。
ことにより任意の精細度の透視像を得ることができる。
課題を解決するための第1の発明において、前記重み付
き加算のための重み係数を前記X線ビームの厚み方向の
強度分布に対応したボケ回復関数に基づいて定めること
がより高精細な透視像を得る点で好ましい。
おいてX線ビームを被検体に関して相対的に掃引する形
態としては下記のものがある。 (1)X線ビームを固定して被検体を移動させるもの (2)被検体を固定してX線ビームを移動させるもの (3)X線ビームと被検体を共に移動させるもの 〔2〕課題を解決するための第2の発明は、広がりに比
べて厚みの薄いX線ビームをその厚みの方向に被検体に
関して相対的に掃引し、透過X線に基づいて被検体の透
視像を形成するX線撮影装置において、前記X線ビーム
の厚みの方向にX線検出素子のアレイが複数個隣接して
透過X線を検出するX線検出手段と、前記X線検出手段
における前記複数のX線検出素子のアレイの検出信号を
重み付き加算した信号に基づいて被検体の透視像を形成
する画像形成手段とを具備することを特徴とするX線撮
影装置である。
ば、複数のX線検出素子のアレイの検出信号を重み付き
加算した信号に基づいて被検体の透視像を形成するよう
にしたので、X線ビームのボケを回復して高精細の透視
像を得ることができるとともにS/Nを向上させて品質
の良い透視像を得ることができるX線撮影装置を実現す
ることができる。
ことにより任意の精細度の透視像を得ることができる。
課題を解決するための第2の発明において、前記重み付
き加算のための重み係数を前記X線ビームの厚み方向の
強度分布に対応したボケ回復関数に基づいて定めること
がより高精細な透視像を得る点で好ましい。
おいてX線ビームを被検体に関して相対的に掃引する形
態は前述の通りである。 〔3〕課題を解決するための第3の発明は、X線検出素
子のアレイを有するX線検出手段と、前記X線検出手段
に前記X線検出素子の配列方向に広がりを有しそれとは
垂直な方向に厚みを有するX線ビームを照射するX線照
射手段と、前記X線検出手段の検出信号に基づいて画像
再構成を行う画像再構成手段と、前記X線照射手段のX
線ビームをその厚みの方向に被検体に関して相対的に掃
引する掃引手段と、前記掃引手段によるX線ビームの掃
引時の前記X線検出手段の検出信号に基づいて被検体の
透視像を形成する画像形成手段とを有するX線CT装置
において、前記X線検出手段はX線検出素子のアレイを
前記X線ビームの厚みの方向に複数個隣接させて構成
し、前記画像形成手段は前記X線検出手段における前記
複数のX線検出素子のアレイの検出信号を重み付き加算
した信号に基づいて被検体の透視像を形成するように構
成したことを特徴とするX線CT装置である。
ば、複数のX線検出素子のアレイの検出信号を重み付き
加算した信号に基づいて被検体の透視像を形成するよう
にしたので、X線ビームのボケを回復して高精細の透視
像を得ることができるとともにS/Nを向上させて品質
の良い透視像を得ることができるX線CT装置を実現す
ることができる。
ことにより任意の精細度の透視像を得ることができる。
課題を解決するための第3の発明において、前記重み付
き加算のための重み係数を前記X線ビームの厚み方向の
強度分布に対応したボケ回復関数に基づいて定めること
がより高精細な透視像を得る点で好ましい。
おいてX線ビームを被検体に関して相対的に掃引する形
態は前述の通りである。
施の形態を詳細に説明する。図1にX線撮影装置のブロ
ック図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例であ
る。なお、本装置の構成によって本発明の装置に関する
実施の形態の一例が示される。また、本装置の動作によ
って本発明の方法に関する実施の形態の一例が示され
る。
れるX線がアパーチャAPを通して厚みtのX線ビーム
BMとして被検体OBに照射される。X線照射器XSは
本発明におけるX線照射手段の実施の形態の一例であ
る。X線照射器XSは例えばX線管等をX線源とするも
のである。X線ビームBMは厚みの方向(z方向)とは
垂直な方向(x方向)に広がる例えば扇状のビームとな
っている。
支持板TBはX線吸収量の極めて小さい物質例えばカー
ボンファイバー等によって構成される。支持板TBはz
方向すなわち被検体OBの体軸OAの方向に移動可能な
ようになっている。
たX線はX線検出器DTで測定される。X線検出器DT
は本発明におけるX線検出手段の実施の形態の一例であ
る。X線検出器DTはz方向すなわちX線ビームBMの
厚みの方向に隣接して配置された4つのX線検出素子D
Te1〜DTe4を有する。
X線ビームBMの広がりの方向(x方向)に複数個配列
され、4系統の多チャンネルX線検出アレイを構成して
いる。
はなく、これ以上または以下の任意の複数として良い。
X線制御部XCはX線照射器XSを制御するものであ
る。これによってX線の強度、照射タイミング等が制御
される。支持板制御部TCは支持板TBを制御するもの
である。これによって支持板TBのz方向の移動が制御
される。支持板制御部TCと支持板TBは本発明におけ
る掃引手段の実施の形態の一例である。なお、支持板T
Bを動かす代わりにX線照射・検出系を動かすようにし
ても良い。あるいは両方をそれぞれ動かすようにしても
良い。要するに掃引は相対的に行なわれれば良い。
出力される4系統の多チャンネルX線検出信号を収集す
るものである。データ収集部DASの1チャンネル分の
構成を図2に示す。図2に示すように、X線検出素子D
Tek(k:1〜4)の出力信号が積分器INTによっ
て積分され、積分器INTの出力信号がマルチプレクサ
MXを通じてA/D(analog-to-digital) 変換器ADC
に与えられ、ディジタル信号に変換されてメモリMEM
に記憶される。
ンネルの積分器が複数個接続されており、それらが順次
切り換えられてA/D変換器ADCに接続される。制御
装置CNTは積分器INTの動作を制御し、所定の周期
で積分とリセットを行なわせる。すなわち、例えば図3
に示すように、周期TsのうちTi時間で積分を行なわ
せTr時間でリセットを行なわせる。
御し、積分器INTがTi時間の積分を完了したタイミ
ングでそれをA/D変換器ADCに接続する。制御装置
CNTは、また、メモリMEMの書込アドレスを制御し
てA/D変換器ADCの出力信号をX線検出素子DTe
kのアレイ番号、チャンネル番号およびビュー番号に対
応したアドレスに記憶する。
制御部XCおよび支持板制御部TCを管制し、所定のシ
ーケンスに基づく透視撮影を遂行するものである。コン
ピュータCOMは、また、データ収集部DASが収集し
た4系統の検出アレイの測定データに基づいて被検体O
Bの透視像を形成する。コンピュータCOMは本発明に
おける画像形成手段の実施の形態の一例である。
る。画像出力部IMは例えばCRT(cathod-ray tube)
等を用いた画像表示装置やフィルム等に画像を撮影する
写真撮影装置によって構成される。
び操作部OPが接続される。これらは操作者のためのマ
ンマシン・インタフェイス(man-machine interface) を
構成する。
4に本装置の動作のフロー図を示す。図4において、先
ずステージST11で透視撮影のためのパラメータが設
定される。パラメータの設定は操作者により操作部OP
を通じて行なわれる。これによって、X線照射条件(管
電圧、管電流)、被検体OBの撮影範囲、支持板TBの
送り速度およびボケ回復用の重み係数等がコンピュータ
COMに設定される。なお、ボケ回復用の重み係数につ
いては後に改めて説明する。
通じて撮影開始を指令する。これにより、ステージST
12において、被検体OBを載せた支持板TBの移送が
開始される。
OBの撮影範囲の始端がX線照射域に入った時点でX線
照射が開始される。次に、ステージST14において、
透過X線の測定データが収集される。このとき、支持板
TBは定速で移送され、測定データは所定のビューレー
ト(view rate) で収集される。ビューレートは単位時間
当たりのビュー数で与えられる。データ収集は被検体O
Bの撮影範囲の終端がX線照射域を抜けるまで継続され
る。
を通過した時点でX線照射が停止され(ステージST1
5)、次いで、支持板TBの移送が停止される(ステー
ジST16)。
視像の形成はステージST14で収集された測定データ
に基づいてコンピュータCOMにより行なわれる。先
ず、ステージST21において、測定データについての
感度補正が行なわれる。感度補正は次式によって行なわ
れる。
タ (1)式は、被検体OBが無い状態で測定したX線デー
タで透過X線データを除算することにより、個々のX線
検出素子DTekの感度のバラツキによる測定データの
誤差を補正することを示す。この感度補正はエアキャリ
ブレーション(air calibration) とも呼ばれる。
g化処理が行なわれる。この処理は次式によって行なわ
れる。
定データがX線の減衰率を表すデータに変換される。透
視像はX線の減衰率を表すデータによって形成される。
以下これを投影データと呼ぶ。
復処理が行なわれる。ボケ回復処理の詳細は次の通りで
ある。アパーチャAPを通して厚みtのX線ビームBM
をX線検出器DTに照射したとき、厚み方向におけるX
線の強度分布(プロファイル(profile) )は一般に理想
とされる矩形のプロファイルとはならずに鈍ったものと
なる。
線PFでX線ビームBMのプロファイルを示す。X線ビ
ームBMがこのようなプロファイルPFを持つとき、そ
れによって得られる透視像にはボケが生じる。
再構成する際に、コンボリューション(convolution) に
よるボケ回復の手法が用いられる。この手法は、図7に
示すように、プロファイル(ボケ関数)PFをボケ回復
関数(コンボリューションカーネル(kernel))KRとコ
ンボリューションするものである。ここで、コンボリュ
ーションカーネルKRをボケ関数PFに合わせて適切に
定めることにより矩形プロファイルPRを回復すること
ができる。
コンボリューションカーネルKRの選び方によって調節
することができる。すなわち、例えばコンボリューショ
ンカーネルをKR’のようにすることによりコンボリュ
ーション後のプロファイルをPR’のようにすることが
できる。これによって、ボケ回復の強度すなわち画像の
精細度を任意に調節することができる。
この手法に則って行なわれる。ボケ回復処理は次式によ
って行なわれる。
の重み付き加算によって合成することを示す。4つの投
影データは4系統の検出アレイの測定データからそれぞ
れ求められたものである。重み係数Wk(k:1〜4)
はボケ回復関数KRに基づいて与えられる。
すように、X線検出素子DTe1の位置に相当するz方
向の位置でのボケ回復関数KRの値で与えられる。同様
に、重み係数W2〜W4はそれぞれX線検出素子DTe
2〜DTe4の位置に相当するz方向の位置でのボケ回
復関数KRの値で与えられる。
は、検出アレイの系統に応じて異なるビュー番号のもの
が用いられる。ビュー番号はΔの整数倍ずつ異ならせ
る。Δは次式で与えられる。
ーレート) (4)式において、t/4は検出アレイ1つ当たりのス
ライス厚を表す。それを支持板移送速度vで除したもの
は被検体OBが距離t/4だけ移動する時間となる。し
たがって、それにビューレートを乗じて得られるもの
は、被検体OBが距離t/4だけ移動する時間内に発生
するビュー数となる。これがΔである。
持つX線検出器DTに厚みtのX線ビームBMが入射す
るとき、X線検出素子DTe1〜DTe4には四分割さ
れたX線ビームbm1〜bm4がそれぞれ入射する。こ
れらX線ビームbm1〜bm4の強度はそれぞれX線ビ
ームBMのプロファイルPFの対応部分の強度となる。
〜bm4の照射域をz方向に移送される。ここで、被検
体OBにおける厚みがt/4の特定のスライスSLに着
目すると、このスライスSLはX線ビームbm1〜bm
4の照射域を順番に通過し、その投影データがX線検出
素子DTe1〜DTe4によってそれぞれ測定される。
その様子を図9に示す。
ずX線ビームbm1とX線検出素子DTe1で測定され
(図9(A))、以下順次、X線ビームbm2とX線検
出素子DTe2(同図(B))、X線ビームbm3とX
線検出素子DTe3(同図(C))、X線ビームbm4
とX線検出素子DTe4(同図(D))でそれぞれ測定
される。
つ移動するから、各測定間のビュー数の差はΔとなる。
したがって、(3)式は同一のスライスSLに関し、X
線ビームbm1とX線検出素子DTe1、X線ビームb
m2とX線検出素子DTe2、X線ビームbm3とX線
検出素子DTe3、およびX線ビームbm4とX線検出
素子DTe4でそれぞれ測定した投影データをボケ回復
関数に基づく重みを付けて加算するものとなる。
ューションに他ならない。したがって、(3)の演算に
よって投影データについてボケ回復処理がなされること
になる。なお、このとき、複数の検出アレイの投影デー
タの重み付き加算が行なわれるのでノイズが平均化さ
れ、S/Nの良い投影データを得ることができる。
形成が行なわれる。透視像の形成はボケ回復処理された
投影データをチャンネル番号iおよびビュー番号jに応
じて2次元空間に配置することによって行なわれる。こ
のとき扇状X線ビームに由来する像の歪みの補正や投影
データの補間等、適宜の補正が加味される。
の表示が行なわれる。これによって、画像出力部IMに
よる透視像の表示またはフィルム撮影等が行なわれる。
透視像は投影データのボケ回復処理により高精細(高分
解能)なものとなる。ボケ回復の強度は重み係数(ボケ
回復関数)によって調節することができ、それによって
任意の精細度(分解能)の透視像を得ることができる。
また、投影データのS/Nが良いので品質の良い透視像
を得ることができる。
置に組み込むこともできる。図10に、X線透視装置を
組み込んだX線CT装置のブロック図を示す。図10に
おいて、X線照射器XSとX線検出器DTが支持枠FM
によって支持され図1に示したものと同様なX線照射・
検出系を構成している。X線検出器DTは複数の検出ア
レイを有するものである。X線照射器XSとX線検出器
DTが取り付けられた支持枠FMはX線CT装置のガン
トリを構成する。
被検体OBが配置される。被検体OBは支持板TB上に
載置される。支持板TBは上下方向に移動できるように
なっており、これによって被検体OBの上下方向の位置
が調節できるようになっている。支持板TBは、また、
紙面に垂直な方向(z方向)に進退できるようになって
おり、それによって被検体OBをX線照射領域に搬入お
よび搬出できるようになっている。
データ収集部DASは図1に示したものと同様なもので
ある。ただし、支持板制御部TCは支持板TBの上下移
動をも制御する。回転制御部RCは支持枠FMの回転を
制御するものである。これによって支持枠FMの回転速
度、起動および停止等が制御される。
転制御部RCおよび支持板制御部TCを管制して所定の
シーケンスに基づくスキャンを遂行し、データ収集部D
ASが収集したデータに基づいて被検体OBの断層像を
再構成する。コンピュータCOMは本発明における画像
再構成手段の実施の形態の一例である。
される。画像出力部IMは図1に示したものと同様なも
のである。コンピュータCOMには図1と同様な表示部
DISと操作部OPと接続され、操作者からの各種の指
令等をコンピュータCOMに与えることができるように
なっている。
XCおよび支持板制御部TCを管制し、前述と同様な動
作により被検体OBの透視像を撮影(スカウトビュー撮
影)するようになっている。
するための第1の発明によれば、複数のX線検出素子の
アレイの検出信号を重み付き加算した信号に基づいて被
検体の透視像を形成するようにしたので、X線ビームの
ボケを回復して高精細の透視像を得ることができるとと
もにS/Nを向上させて品質の良い透視像を得ることが
できるX線撮影方法を実現することができる。また、重
み付き加算の重み係数を調節することにより任意の精細
度の透視像を得ることができる。
よれば、複数のX線検出素子のアレイの検出信号を重み
付き加算した信号に基づいて被検体の透視像を形成する
ようにしたので、X線ビームのボケを回復して高精細の
透視像を得ることができるとともにS/Nを向上させて
品質の良い透視像を得ることができるX線撮影装置を実
現することができる。また、重み付き加算の重み係数を
調節することにより任意の精細度の透視像を得ることが
できる。
よれば、複数のX線検出素子のアレイの検出信号を重み
付き加算した信号に基づいて被検体の透視像を形成する
ようにしたので、X線ビームのボケを回復して高精細の
透視像を得ることができるとともにS/Nを向上させて
品質の良い透視像を得ることができるX線CT装置を実
現することができる。また、重み付き加算の重み係数を
調節することにより任意の精細度の透視像を得ることが
できる。
である。
タ収集部のブロック図である。
タ収集部の動作のタイムチャートである。
ー図である。
ー図である。
検出器におけるX線の入射状態を示す図である。
る。
ビームの掃引を説明する図である。
図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 広がりに比べて厚みの薄いX線ビームを
その厚みの方向に被検体に関して相対的に掃引し、透過
X線に基づいて被検体の透視像を形成するX線撮影方法
において、X線検出素子のアレイを前記X線ビームの厚
みの方向に複数個隣接させたX線検出器によって前記透
過X線を検出し、前記複数のX線検出素子のアレイの検
出信号を重み付き加算した信号に基づいて被検体の透視
像を形成することを特徴とするX線撮影方法。 - 【請求項2】 広がりに比べて厚みの薄いX線ビームを
その厚みの方向に被検体に関して相対的に掃引し、透過
X線に基づいて被検体の透視像を形成するX線撮影装置
において、前記X線ビームの厚みの方向にX線検出素子
のアレイが複数個隣接して透過X線を検出するX線検出
手段と、前記X線検出手段における前記複数のX線検出
素子のアレイの検出信号を重み付き加算した信号に基づ
いて被検体の透視像を形成する画像形成手段とを具備す
ることを特徴とするX線撮影装置。 - 【請求項3】 X線検出素子のアレイを有するX線検出
手段と、前記X線検出手段に前記X線検出素子の配列方
向に広がりを有しそれとは垂直な方向に厚みを有するX
線ビームを照射するX線照射手段と、前記X線検出手段
の検出信号に基づいて画像再構成を行う画像再構成手段
と、前記X線照射手段のX線ビームをその厚みの方向に
被検体に関して相対的に掃引する掃引手段と、前記掃引
手段によるX線ビームの掃引時の前記X線検出手段の検
出信号に基づいて被検体の透視像を形成する画像形成手
段とを有するX線CT装置において、前記X線検出手段
はX線検出素子のアレイを前記X線ビームの厚みの方向
に複数個隣接させて構成し、前記画像形成手段は前記X
線検出手段における前記複数のX線検出素子のアレイの
検出信号を重み付き加算した信号に基づいて被検体の透
視像を形成するように構成したことを特徴とするX線C
T装置。
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