JP2005349083A - X-ray computed tomography apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線コンピュータ断層撮影装置に関する。 The present invention relates to an X-ray computed tomography apparatus.
一般的な多チャンネルのシングルスライス型X線検出器では、複数、例えば200個のX線素子がX線管球を中心として略円弧状に配列されている。この検出素子列の中で1つの検出素子が1チャンネルとして、又は近隣の数個の検出素子をチャンネルとして投影データが多方向にわたって収集され、これら360゜分の投影データに基づいて1つのスライスの断層像データが再構成されるようになっている。近年、このような検出素子列モジュールを複数個、被検体の体軸方向(Z軸方向)に沿って並列し、複数のスライスの断層像データを同時に収集できるいわゆる多列型X線検出器、または多列型よりも稠密に複数の検出素子を2次元状に配列して、いわゆるボリュームスキャンを可能にする2次元アレイ型X線検出器の実用化が進んでいる。 In a general multi-channel single-slice X-ray detector, a plurality of, for example, 200 X-ray elements are arranged in a substantially arc shape around an X-ray tube. Projection data is collected in multiple directions using one detection element as one channel in this detection element array or several adjacent detection elements as channels. Based on these 360 ° projection data, one slice is collected. The tomographic image data is reconstructed. In recent years, a plurality of such detection element array modules are arranged in parallel along the body axis direction (Z-axis direction) of a subject, so-called multi-row X-ray detectors that can simultaneously collect tomographic image data of a plurality of slices, Alternatively, a two-dimensional array type X-ray detector that enables so-called volume scanning by arranging a plurality of detection elements in a two-dimensional form more densely than the multi-row type is being put into practical use.
このように体軸方向に関して広い検出器を用いる場合、スライス間での画質相違や体軸方向に関わるアーチファクトの発生や、被検体の余計な被曝が懸念される。
本発明の目的は、X線コンピュータ断層撮影装置において、スライス間での画質相違及び体軸方向に関するアーチファクトの発生を軽減し、且つ、被検体への余計なX線曝射を無くして被曝線量の適正化を図ることにある。 An object of the present invention is to reduce the image quality difference between slices and the occurrence of artifacts related to the body axis direction in an X-ray computed tomography apparatus, and eliminate unnecessary X-ray exposure to a subject. The goal is to optimize.
本発明の第1の局面に係るX線コンピュータ断層撮影装置は、X線を発生するX線管球と、前記X線管球に対して撮影領域を介して対向するX線検出器と、前記X線検出器で検出されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成部と、前記X線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に略直交するファン角方向に関して前記X線の強度分布を変化させるための第1X線フィルタと、前記X線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に関して前記X線の強度分布を変化させるための第2X線フィルタとを具備する。
本発明の第2の局面に係るX線コンピュータ断層撮影装置は、X線を発生するX線管球と、前記X線管球に対して撮影領域を介して対向するX線検出器と、前記X線検出器で検出されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成部と、前記X線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に略直交するファン角方向と前記被検体の体軸方向との各々に関して前記X線の強度分布を変化させるためのX線フィルタとを具備する。
本発明の第3の局面に係るX線コンピュータ断層撮影装置は、X線を発生するX線管球と、前記X線管球に対して撮影領域を介して対向するX線検出器と、前記X線検出器で検出されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成部と、前記X線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に関して前記X線の強度分布を変化させるためのX線フィルタとを具備する。
An X-ray computed tomography apparatus according to a first aspect of the present invention includes an X-ray tube that generates X-rays, an X-ray detector that faces the X-ray tube via an imaging region, A reconstruction unit that reconstructs image data based on data detected by an X-ray detector, and a fan that is disposed between the X-ray tube and the imaging region and is substantially orthogonal to the body axis direction of the subject A first X-ray filter for changing the X-ray intensity distribution with respect to the angular direction, and disposed between the X-ray tube and the imaging region, and the X-ray intensity distribution with respect to the body axis direction of the subject. And a second X-ray filter for changing.
An X-ray computed tomography apparatus according to a second aspect of the present invention includes an X-ray tube that generates X-rays, an X-ray detector that faces the X-ray tube via an imaging region, A reconstruction unit that reconstructs image data based on data detected by an X-ray detector, and a fan that is disposed between the X-ray tube and the imaging region and is substantially orthogonal to the body axis direction of the subject An X-ray filter for changing the intensity distribution of the X-ray with respect to each of an angular direction and a body axis direction of the subject.
An X-ray computed tomography apparatus according to a third aspect of the present invention includes an X-ray tube that generates X-rays, an X-ray detector that faces the X-ray tube via an imaging region, A reconstruction unit that reconstructs image data based on data detected by an X-ray detector; and is disposed between the X-ray tube and the imaging region, and the X-ray of the X-ray with respect to the body axis direction of the subject And an X-ray filter for changing the intensity distribution.
本発明によれば、X線コンピュータ断層撮影装置において、スライス間での画質相違及び体軸方向に関するアーチファクトの発生を軽減すると共に、被検体の余計な被曝を防止することができる。 According to the present invention, in the X-ray computed tomography apparatus, it is possible to reduce the difference in image quality between slices and the occurrence of artifacts in the body axis direction, and to prevent unnecessary exposure of the subject.
以下、本発明に係るX線コンピュータ断層撮影装置を実施形態により説明する。なお、X線コンピュータ断層撮影装置には、X線管球とX線検出器とが1体として被検体の周囲を回転するローテート/ローテートタイプ(ROTATE/ROTATE-TYPE)や、リング状にアレイされた多数の検出素子が固定され、X線管球のみが被検体の周囲を回転する固定/ローテートタイプ(STATIONARY/ROTATE-TYPE)等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている前者のローテート/ローテートタイプとして説明する。 Embodiments of the X-ray computed tomography apparatus according to the present invention will be described below. In X-ray computed tomography, an X-ray tube and an X-ray detector are rotated as a single body and rotated around the subject (ROTATE / ROTATE-TYPE) or in a ring shape. There are various types such as fixed / rotate type (STATIONARY / ROTATE-TYPE) in which many detection elements are fixed and only the X-ray tube rotates around the subject, and the present invention can be applied to any type. is there. Here, the former rotation / rotation type, which currently occupies the mainstream, will be described.
また、1枚の断層像を再構成するには、被検体の周囲1周、約360゜分の投影データが、またハーフスキャン法でも180゜+α程度分の投影データが必要とされる。これらのいずれの方式にも本発明を適用可能であるが、ここでは、一般的な前者の約360゜分の投影データから1枚の断層像を再構成するものとして説明する。 In addition, to reconstruct one tomographic image, projection data for about 360 ° around the periphery of the subject is required, and projection data for about 180 ° + α is required even in the half scan method. Although the present invention can be applied to any of these methods, the following description will be made assuming that one tomographic image is reconstructed from the projection data of about 360 ° of the general former.
図1に、本実施形態に係るコンピュータ断層撮影装置の構成をブロック図により示している。架台(ガントリともいう)1は、回転可能に支持されている円環又は円板状の回転フレーム2を有する。この回転フレーム2に、X線管球3と、マルチスライス型又は2次元アレイ型のX線検出器6とが撮影領域IR中に配置された被検体を挟んで対向した状態で搭載される。なお、説明の便宜上、回転フレーム2の回転軸をZ軸、X線管球3の焦点とX線検出器6の中心とを結ぶ撮影中心線をY軸、またXY面に直交してX軸を仮定する。撮影時には被検体はその体軸がZ軸に略一致又は略平行になるように撮影領域IR内に設置される。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a computed tomography apparatus according to this embodiment. A gantry (also referred to as a gantry) 1 has an annular or disk-shaped rotating frame 2 that is rotatably supported. An
X線管球3のX線放射窓には、被検体の体軸方向(Z軸)に関するX線の立体角と、体軸方向に略直交するファン角方向(X軸)に関するX線の立体角とを制限するための典型的には正方形又は長方形の開口を有するコリメータ11が取り付けられる。コリメータ11の開口によりX線管球3からのX線は角錐形に成形される。角錐形に成形されたX線は、コーンビームX線と呼ばれる。X線管球3とX線検出器6とは、回転フレーム2の回転に伴って、被検体の周囲を回転する。
The X-ray emission window of the
X線管球3と被検体との間には、X線強度分布を変化させるための2種類のX線フィルタ4,5が配置されている。X線フィルタ4,5は典型的にはアルミニウム、プラスチック又はその他の適当な材料により製造されている。X線フィルタ4,5については後述する。
Two types of
X線検出器6は、マルチスライス型であれば、ファン角方向(X軸方向)に関して並列された複数のX線検出素子列を有する。各X線検出素子列は、体軸方向(Z軸方向)に関して一列に配列された複数のX線検出素子を有する。X線検出器6は、2次元アレイ型であれば、ファン角方向(X軸方向)と体軸方向(Z軸方向)との両方向に関して稠密に分布される複数のX線検出素子を有する。
If the
X線検出器6には、一般的にDAS(data acquisition system) と呼ばれているデータ収集部7が接続されている。データ収集部7には、X線検出器6の各チャンネルの電流信号を電圧に変換するI−V変換器と、この電圧信号をX線の曝射周期に同期して周期的に積分する積分器と、この積分器の出力信号を増幅するアンプと、このプリアンプの出力信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル・コンバータとが、チャンネルごとに設けられている。データ収集部7で収集されたデータ(純生データと呼ばれる)は、光や磁気を使った非接触型又はスリップリング型のデータ伝送部8を経由して、再構成装置9に送られる。再構成装置9は、前処理部と再構成部と画像処理部を有する。前処理部では、純生データに対して、チャンネル間の感度不均一を補正したり、またX線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下又は信号脱落を補正する等の前処理を実行する。再構成部は、前処理部で補正を受けたデータ(生データ、投影データと呼ばれる)に基づいて、ファンビーム再構成法(ファンビーム・コンボリューション・バックプロジェクション法ともいう)やフェルドカンプ法やコーンビーム再構成法により画像データ(ボリュームデータ又はマルチスライスデータ)を再構成する。画像処理部はボリュームデータ又はマルチスライスデータからMPR処理(断面変換処理)やレンダリング処理により2次元画像を生成する。生成された2次元画像は画像表示部10に表示される。
The
図2(a)、図2(b)、図3に示すように、一方のX線フィルタ(第1X線フィルタ)4は、いわゆるウェッジフィルタである。つまりX線フィルタ4は、被検体に吸収され、X線検出器6に到達できない低エネルギー成分を低減する機能とともに、被検体は周辺ほどX線吸収は少なくなっており、X線検出器6のダイナミックレンジを中心部と周辺とで揃えるためにファン角方向(X軸方向)に関してX線強度分布を補正する、具体的にはX線強度を周辺に対して中心部を相対的に低下させる機能とを有する。そのためにX線フィルタ4は中央部が薄く、周辺ほど厚い形状を有している。このX線フィルタ4は、撮影視野(FOV)の直径に応じて使い分けられる。そのためにX線管球3または回転フレーム2には、X線フィルタ5とは完全に分離して、X線フィルタ4を交換可能に保持するためにに構造された機構が設けられている。
As shown in FIGS. 2A, 2B, and 3, one X-ray filter (first X-ray filter) 4 is a so-called wedge filter. That is, the
図2(a)、図2(b)、図4に示すように、他方のX線フィルタ(第2X線フィルタ)5は、体軸方向(Z軸方向)に関してX線強度分布を補正する。図5,図6を比較して分かる通り、X線フィルタ5は、X線の吸収率を体軸方向(Z軸方向)に関して中央部ほど高くなり、周辺ほど低くすることにより、体軸方向(Z軸方向)に関してX線強度分布を略均一に補正する機能を有している。そのためにX線フィルタ5は体軸方向(Z軸方向)に関して周辺ほど薄く、中央部ほど厚いかまぼこ様の半円柱形状を有している。このX線フィルタ5は、選択可能な撮影視野(FOV)の中の最大直径に応じたX軸方向に関する長さを有している。したがってX線フィルタ5は、X線フィルタ4とは異なり、撮影視野(FOV)に応じて交換する必要性はない。そのためX線フィルタ5は、X線管球3または回転フレーム2の所定位置に固定される。
As shown in FIGS. 2A, 2B, and 4, the other X-ray filter (second X-ray filter) 5 corrects the X-ray intensity distribution in the body axis direction (Z-axis direction). As can be seen by comparing FIGS. 5 and 6, the
以上のようにX線フィルタ5により体軸方向(Z軸方向)に関してX線強度分布が略均一に補正されるので、体軸方向に関して画質が変動したり、体軸方向に関わるアーチファクトの発生を軽減することができる。
As described above, the
なお、上述では、ファン角軸方向(X軸方向)に関してX線強度分布を補正するX線フィルタ4と、体軸方向(Z軸方向)に関してX線強度分布を補正するX線フィルタ5とを別体として設けることを説明した。しかしそれに限定されず、図7に示すように、ファン角方向(X軸方向)に関してX線強度分布を補正する機能と、体軸方向(Z軸方向)に関してX線強度分布を補正する機能とを単一のX線フィルタ13に保持させるようにしても良い。そのためにX線フィルタ13は、ファン角方向(X軸方向)に関して中央部が薄く、周辺にいくほど厚く、しかも体軸方向(Z軸方向)に関しては周辺ほど薄く、中央部ほど厚い形状を有している。
In the above description, the
その他、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…架台、2…回転フレーム、3…X線管球、4…ファン角方向X線フィルタ、5…体軸方向X線フィルタ、6…X線検出器、7…データ収集部、8…データ伝送部、9…再構成装置、10…画像表示部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記X線管球に対して撮影領域を介して対向するX線検出器と、
前記X線検出器で検出されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成部と、
前記X線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に略直交するファン角方向に関して前記X線の強度分布を変化させるための第1X線フィルタと、
前記X線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に関して前記X線の強度分布を変化させるための第2X線フィルタとを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。 An X-ray tube that generates X-rays;
An X-ray detector facing the X-ray tube via an imaging region;
A reconstruction unit for reconstructing image data based on data detected by the X-ray detector;
A first X-ray filter disposed between the X-ray tube and the imaging region for changing the X-ray intensity distribution with respect to a fan angle direction substantially orthogonal to the body axis direction of the subject;
An X-ray computer, comprising: a second X-ray filter disposed between the X-ray tube and the imaging region for changing the X-ray intensity distribution in the body axis direction of the subject. Tomography equipment.
前記X線管球に対して撮影領域を介して対向するX線検出器と、
前記X線検出器で検出されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成部と、
前記X線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に略直交するファン角方向と、前記被検体の体軸方向との各々に関して前記X線の強度分布を変化させるためのX線フィルタとを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。 An X-ray tube that generates X-rays;
An X-ray detector facing the X-ray tube via an imaging region;
A reconstruction unit for reconstructing image data based on data detected by the X-ray detector;
The X-ray intensity distribution is changed between the X-ray tube and the imaging region, and the fan angle direction substantially perpendicular to the body axis direction of the subject and the body axis direction of the subject. An X-ray computed tomography apparatus comprising: an X-ray filter for performing the operation.
前記X線管球に対して撮影領域を介して対向するX線検出器と、
前記X線検出器で検出されたデータに基づいて画像データを再構成する再構成部と、
前記X線管球と前記撮影領域の間に配置され、前記被検体の体軸方向に関して前記X線の強度分布を変化させるためのX線フィルタとを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。 An X-ray tube that generates X-rays;
An X-ray detector facing the X-ray tube via an imaging region;
A reconstruction unit for reconstructing image data based on data detected by the X-ray detector;
An X-ray computed tomography, comprising: an X-ray filter disposed between the X-ray tube and the imaging region for changing the X-ray intensity distribution in the body axis direction of the subject. Shooting device.
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