JP2007130288A - X線ct撮像方法およびx線ct装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】3次元逆投影前または再構成関数重畳前に各列の投影データのゲイン、バイアス調整を行う。または、3次元逆投影後に各列の断層像への寄与率を考慮してCT値調整を行うゲイン、バイアス値を決めて、ゲイン、バイアス調整を行う。または、3次元逆投影後にAxialの場合は各列のz方向の位置に依存した各列の断層像への寄与率を考慮してCT値調整を行うゲイン、バイアス値を決めて、ゲイン、バイアス調整を行う。
【選択図】図23
Description
そこで、本発明の目的は、多列X線検出器または、フラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元エリアX線検出器を持ったX線CT装置のコンベンショナルスキャン(アキシャルスキャン)またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンにおいて、3次元画像再構成を行っても適切にCT値変換を行い、z方向の断層像の均一性を実現するX線CT撮像方法またはX線CT装置を提供することにある。
第9の観点では、本発明は、第5から第8のいずれかの観点のX線CT装置において、特にヘリカルスキャンにおいては、ヘリカルピッチと断層像のz座標位置に対応してCT値変換パラメータを定める画像再構成手段を持つことを特徴とするX線CT装置を提供する。
第11の観点では、本発明は、X線発生装置と、相対してX線を検出する多列X線検出器またはフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集ステップ、そのX線データ収集ステップから収集された投影データを画像再構成する画像再構成ステップ、画像再構成された断層像を表示する画像表示ステップ、断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定ステップ、とからなるX線CT撮像方法において、3次元逆投影処理前に投影データのデータ変換を行い、断層像のCT値変換を行うステップを持つことを特徴とするX線CT撮像方法を提供する。
図1は、本発明の一実施形態にかかるX線CT装置の構成ブロック図である。このX線CT装置100は、操作コンソール1と、撮影テーブル10と、走査ガントリ20とを具備している。
撮影テーブル10は、被検体を乗せて走査ガントリ20の開口部に入れ出しするクレードル12を具備している。クレードル12は撮影テーブル10に内蔵するモータで昇降およびテーブル直線移動される。
X線管21は、コーンビームCBと呼ばれるX線ビームを発生する。コーンビームCBの中心軸方向がy方向に平行なときを、ビュー角度0度とする。
図2では、X線管21のX線焦点を出たX線ビームがビーム形成X線フィルタ28により、再構成領域Pの中心ではより多くのX線が、再構成領域Pの周辺部ではより少ないX線が照射されるようにX線線量を空間的に制御した後に、再構成領域Pの内部に存在する被検体にX線が吸収され、透過したX線が多列X線検出器24でX線検出器データとして収集される。
ステップP1では、被検体をクレードル12に乗せ、位置合わせを行う。クレードル12の上に乗せられた被検体は各部位の基準点に走査ガントリ20のスライスライト中心位置を合わせる。
ステップP5では、3次元画像表示を行う。一般的に3次元画像表示といわれる表示方法には、3次元表示(ボリュームレンダリング:Volume Rendering)、MPR(Multi Plain Reformat)表示、MIP(Maximum Intensity Projection)表示などがある。特に、多列X線検出器またはフラットパネルX線検出器などに代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器が用いられるようになり、断層像平面のxy平面と撮影テーブル12の進行方向のz方向の空間分解能がほぼ等しくなり、画素の等方性が実現されてくるに従い、この3次元画像表示の診断上の重要性が増している。この場合に、図21に示すようなz方向の画質の均一性、特にCT値の均一性は大事な点である。図22に3次元MPR・3次元表示の例を示す。
ステップS1では、ヘリカルスキャンでは、X線管21と多列X線検出器24とを被検体の回りに回転させ、かつ撮影テーブル10上のクレードル12をテーブルを直線移動させながらX線検出器データのデータ収集動作を行ない、ビュー角度viewと、検出器列番号jと、チャネル番号iとで表わされるX線検出器データD0(view,j,i)にテーブル直線移動z方向位置Ztable(view)を付加させて、X線検出器データを収集する。また、可変ピッチヘリカルスキャンにおいては、ヘリカルスキャンにおいて一定速度の範囲のデータ収集のみならず、加速時、減速時においてもデータ収集を行うものとする。
すなわち、各ビュー角度、各データ収集系における前処理後、ビームハードニング補正された多列X線検出器D11(view,j,i) (i=1〜CH, j=1〜ROW)の投影データに対し、列方向に例えば下記の(数式2),(数式3)に示すような、列方向フィルタサイズが5列のフィルタをかける。
以下の(数式5),(数式6)のようになる。
ステップS5では、再構成関数重畳処理を行う。すなわち、フーリエ変換し、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。再構成関数重畳処理S5では、zフィルタ重畳処理後のデータをD12とし、再構成関数重畳処理後のデータをD13、重畳する再構成関数をKernel(j)とすると、再構成関数重畳処理は以下の(数式7)のように表わされる。
ステップS6では、再構成関数重畳処理した投影データD13(view,j,i)に対して、3次元逆投影処理を行い、逆投影データD3(x,y,z)を求める。画像再構成される画像はz軸に垂直な面、xy平面に3次元画像再構成される。以下の再構成領域Pはxy平面に平行なものとする。この3次元逆投影処理については、図5を参照して後述する。
後処理の画像フィルタ重畳処理では、3次元逆投影後の断層像をD31(x,y,z)とし、画像フィルタ重畳後のデータをD32(x,y,z)、画像フィルタをFilter(z)とすると、以下の(数式8)のようになる。
得られた断層像はモニタ6に表示される。
本実施例では、画像再構成される画像はz軸に垂直な面、xy平面に3次元画像再構成される。以下の再構成領域Pはxy平面に平行なものとする。
図7に戻り、ステップS62では、投影データDr(view,x,y)にコーンビーム再構成加重係数を乗算し、図11に示す如き投影データD2(view,x,y)を作成する。
例えば、コーンビーム再構成加重係数ωa,ωbは、次式により求めたものを用いることができる。なお、gaはビューβaの加重係数、gbはビューβbの加重係数である。
ステップS63では、図12に示すように、予めクリアしておいた逆投影データD3(x,y)に、投影データD2(view,x,y)を画素対応に加算する。
通常、医療用X線CTにおいては断層像の画素値がCT値になっており、CT値はX線線吸収係数に比例した値で空気−1000,水0に規格化されている。X線CTにおいては精度を保つために定期的に校正が行われる。
ステップC2において、水ファントム、空気の撮影を行う。通常、径が約20cm(頭部の径に相当)または、約30cm(腹部の径に相当)ぐらいの水ファントムは、アクリルの容器などに水を入れたファントムである。この水ファントムを撮影し、水のCT値を求める。また、撮影視野に何も置かずに空気のCT値も求める。
CT値変換パラメータ値が修正されて更新された場合(ステップC7)においては、一度撮影した水ファントムまたは空気の生データを再度、画像再構成する。
ステップC8において、n=n+1とする。つまり、次の列に移る。その後、再びステップC3へ戻る。
3次元逆投影処理後にCT値変換を行う場合は、上記のような3次元画像再構成では、断層像のz軸方向の位置に対応した2次元X線エリア検出器の1列の投影データから画像再構成されるのではなく、図19に示すように、2次元X線エリア検出器の複数列の投影データから画像再構成される。例えば、図19の断層像Gのある画素G1(x1,y1)は、多列X線検出器24のi列目の対応するチャネルのデータを用いて画像再構成される。また、他のある画素G2(x2,y2)は、多列X線検出器24のj列目の対応するチャネルのデータを用いて画像再構成される。
ステップC11,C12,C13,C14,C15,C16,C18においては、図16のステップC1,C2,C3,C4,C5,C6,C8と同様の処理の流れとなる。
同様にn+1列目のCT値変換パラメータには、例えば以下の(数式23)の修正量を加える。
また、本実施例では、各列ごとに係数の異なった列方向(z方向)フィルタを重畳することにより、特にコンベンショナルスキャン(アキシャルスキャン)では、X線コーン角の違いなどによる画質の違いを調整し、各列において均一なスライス厚、アーチファクト、ノイズの画質を実現しているが、これには様々なフィルタ係数が考えられるが、いずれも同様の効果を出すことができる。
本発明は、医用X線CT装置の他、産業用X線CT装置または他の装置と組合わせたX線CT−PET装置,X線CT−SPECT装置などで利用できる。
2 入力装置
3 中央処理装置
5 データ収集バッファ
6 モニタ
7 記憶装置
10 撮影テーブル
12 クレードル
15 回転部
20 走査ガントリ
21 X線管
22 X線コントローラ
23 コリメータ
24 多列X線検出器
25 DAS(データ収集装置)
26 回転部コントローラ
27 走査ガントリ傾斜コントローラ
29 制御コントローラ
30 スリップリング
dP 検出器面
P 再構成領域
PP 投影面
IC 回転中心(ISO)
Claims (20)
- X線発生装置と、相対してX線を検出する多列X線検出器またはフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段、
そのX線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、
画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、
断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定手段、
とからなるX線CT装置において、
3次元逆投影処理前に投影データのデータ変換を行い、断層像のCT値変換を行う画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。 - X線発生装置と、相対してX線を検出する多列X線検出器またはフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段、
そのX線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、
画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、
断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定手段、
とからなるX線CT装置において、
再構成関数重畳処理前に投影データのデータ変換を行い、断層像のCT値変換を行う画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。 - 請求項1または請求項2のいずれかのX線CT装置において、
投影データのデータ変換は2次元X線エリア検出器の各列ごとにCT値変換パラメータを持って画像再構成を行う画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。 - 請求項3のX線CT装置において、
2次元X線エリア検出器の各列ごとのCT値変換パラメータは断層像の各画素への寄与率を考慮して定める画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。 - X線発生装置と、相対してX線を検出する多列X線検出器またはフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段、
そのX線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、
画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、
断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定手段、
とからなるX線CT装置において、
3次元逆投影処理後にX線コーンビーム内の断層像の各画素の3次元的位置、データ収集幾何学系の位置を考慮して断層像のCT値変換を行う画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。 - X線発生装置と、相対してX線を検出する多列X線検出器またはフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集手段、
そのX線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、
画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、
断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定手段、
とからなるX線CT装置において、
3次元逆投影処理後に2次元X線エリア検出器の各列が断層像の各画素への寄与率を考慮して、断層像のCT値変換を行う画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。 - 請求項5または請求項6のいずれかのX線CT装置において、
データ収集系の回転平面をxy平面、それに垂直な撮影テーブルの移動方向をz方向とした場合に、X線焦点位置、2次元X線エリア検出器の各列の位置、断層像の各画素のxy平面上の位置と断層像上のz座標位置から各列の断層像の各画素への寄与率を求め、この寄与率に基づき、多列X線検出器の各列のCT値変換パラメータを求める画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。 - 請求項7のX線CT装置において、
データ収集系の回転平面をxy平面、それに垂直な撮影テーブルの移動方向をz方向とした場合に、断層像上のz座標位置からCT値変換パラメータを定める画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。 - 請求項5から請求項8のいずれかのX線CT装置において、
特にヘリカルスキャンにおいては、ヘリカルピッチと断層像のz座標位置に対応してCT値変換パラメータを定める画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。 - 請求項1から請求項9のいずれかのX線CT装置において、
断層像のz座標位置をz方向に連続的に指定できる画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。 - X線発生装置と、相対してX線を検出する多列X線検出器またはフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集ステップ、
そのX線データ収集ステップから収集された投影データを画像再構成する画像再構成ステップ、
画像再構成された断層像を表示する画像表示ステップ、
断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定ステップ、
とからなるX線CT撮像方法において、
3次元逆投影処理前に投影データのデータ変換を行い、断層像のCT値変換を行うステップ
を持つことを特徴とするX線CT撮像方法。 - X線発生装置と、相対してX線を検出する多列X線検出器またはフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集ステップ、
そのX線データ収集ステップから収集された投影データを画像再構成する画像再構成ステップ、
画像再構成された断層像を表示する画像表示ステップ、
断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定ステップ、
とからなるX線CT撮像方法において、
再構成関数重畳処理前に投影データのデータ変換を行い、断層像のCT値変換を行う画像再構成ステップ
を持つことを特徴とするX線CT撮像方法。 - 請求項11または請求項12のいずれかのX線CT撮像方法において、
投影データのデータ変換は2次元X線エリア検出器の各列ごとにCT値変換パラメータを持って画像再構成を行う画像再構成ステップ
を持つことを特徴とするX線CT撮像方法。 - 請求項13のX線CT撮像方法において、
2次元X線エリア検出器の各列ごとのCT値変換パラメータは断層像の各画素への寄与率を考慮して定める画像再構成ステップ
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そのX線データ収集ステップから収集された投影データを画像再構成する画像再構成ステップ、
画像再構成された断層像を表示する画像表示ステップ、
断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定ステップ、
とからなるX線CT撮像方法において、
3次元逆投影処理後にX線コーンビーム内の断層像の各画素の3次元的位置、データ収集幾何学系の位置を考慮して断層像のCT値変換を行う画像再構成ステップ
を持つことを特徴とするX線CT撮像方法。 - X線発生装置と、相対してX線を検出する多列X線検出器またはフラットパネルX線検出器に代表されるマトリクス構造の2次元X線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したX線投影データを収集するX線データ収集ステップ、
そのX線データ収集ステップから収集された投影データを画像再構成する画像再構成ステップ、
画像再構成された断層像を表示する画像表示ステップ、
断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定ステップ、
とからなるX線CT撮像方法において、
3次元逆投影処理後に2次元X線エリア検出器の各列が断層像の各画素への寄与率を考慮して、断層像のCT値変換を行う画像再構成ステップ
を持つことを特徴とするX線CT撮像方法。 - 請求項15または請求項16のいずれかのX線CT撮像方法において、
データ収集系の回転平面をxy平面、それに垂直な撮影テーブルの移動方向をz方向とした場合に、X線焦点位置、2次元X線エリア検出器の各列の位置、断層像の各画素のxy平面上の位置と断層像上のz座標位置から各列の断層像の各画素への寄与率を求め、この寄与率に基づき、多列X線検出器の各列のCT値変換パラメータを求める画像再構成ステップ
を持つことを特徴とするX線CT撮像方法。 - 請求項17のX線CT撮像方法において、
データ収集系の回転平面をxy平面、それに垂直な撮影テーブルの移動方向をz方向とした場合に、断層像上のz座標位置からCT値変換パラメータを定める画像再構成ステップ
を持つことを特徴とするX線CT撮像方法。 - 請求項15から請求項18のいずれかのX線CT撮像方法において、
特にヘリカルスキャンにおいては、ヘリカルピッチと断層像のz座標位置に対応してCT値変換パラメータを定める画像再構成ステップ
を持つことを特徴とするX線CT撮像方法。 - 請求項11から請求項19のいずれかのX線CT撮像方法において、
断層像のz座標位置をz方向に連続的に指定できる画像再構成ステップ
を持つことを特徴とするX線CT撮像方法。
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