JP2010124890A - Tomography unit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、CT装置やC型アーム装置などに用いられる断層撮影装置に関する。 The present invention relates to a tomography apparatus used for a CT apparatus, a C-type arm apparatus, and the like.
図7に、コーンビーム再構成におけるC型アーム装置を示す。X線管101から照射されたX線は、フラットパネル型X線検出器(FPD)などに代表されるX線検出器102で検出される。途中、X線は天板(ベッド)に載置された被検体Mを透過して減弱し、また被検体Mや天板によってX線が散乱して散乱線も発生する。X線検出器102の手前に設置されたX線グリッドに散乱線とともに減弱されたX線が透過することで、散乱線を低減させる。CTデータ収集では、C型アーム104を回転させながら半周以上にわたって投影像を収集する。
FIG. 7 shows a C-type arm device in cone beam reconstruction. X-rays emitted from the
断層像を作成する再構成処理では、収集した投影像データを被検体による透過長データに変換して処理したのち、断層画像を得る。収集した投影像データから被検体による透過長データを算出する際に、事前に収集済みの、被検体がない状態での投影信号像(以下、減弱前信号データという)からの信号減弱量を算出し、透過長量を求めることになる。通常、減弱前信号データは、ノイズ低減のため、十分なフレーム数だけ平均して得られる。 In the reconstruction processing for creating a tomographic image, the acquired projection image data is converted into transmission length data of the subject and processed, and then a tomographic image is obtained. When calculating transmission length data by the subject from the collected projection image data, calculate the signal attenuation amount from the projection signal image collected in advance without the subject (hereinafter referred to as pre-attenuation signal data). Thus, the transmission length is obtained. Normally, the signal data before attenuation is obtained by averaging a sufficient number of frames for noise reduction.
コーンビームCTでは、一度に多くの断層面を再構成するので、通常のCT装置と比べ、散乱線の影響が大きい。上述したX線グリッドは、多数の薄い板状のX線吸収箔(グリッド箔)に対して隙間を空けて配置させたもので、多くの散乱線を低減させるが、グリッド箔が存在することにより直接線も多少遮られる。特に、グリッド箔が投影像上の水平方向または垂直方向に配置される場合には、X線検出器の画素間隔とグリッド箔間隔との条件によってはグリッド箔の影が投影像上にくっきりと現れる。 In cone beam CT, since many tomographic planes are reconstructed at a time, the influence of scattered radiation is greater than in a normal CT apparatus. The above-mentioned X-ray grid is arranged with a gap with respect to a large number of thin plate-like X-ray absorbing foils (grid foils), and reduces many scattered rays. The direct line is also somewhat blocked. In particular, when the grid foil is arranged in the horizontal direction or the vertical direction on the projection image, the shadow of the grid foil appears clearly on the projection image depending on the condition of the pixel interval of the X-ray detector and the grid foil interval. .
通常、このグリッド箔の影があると、得られた画像から診断するのに支障があるので、影を除去する処理を行う。しかし、実際には、投影像上では除去されているように見えるが、断層画像の再構成処理などでは除去しきれないグリッド箔の影が断層画像に対して影響を及ぼすことがある。 Normally, if there is a shadow on the grid foil, there is a problem in diagnosing from the obtained image, so a process for removing the shadow is performed. However, in practice, the shadow of the grid foil that appears to be removed on the projection image but cannot be removed by the reconstruction processing of the tomographic image may affect the tomographic image.
特に、C型アーム装置では、専用機であるCT装置(被検体の体軸周りを囲むガントリ内にX線管とX線検出器とを配設して、X線管およびX線検出器をガントリ内で被検体の体軸周りに回転させるCT装置)に比べ、C型アームの両端に重量があるX線管とX線検出器とを保持しているので、回転位置により重量によるC型アームのたわみなどの影響を受け易い。具体的には、回転しているC型アームの位置(すなわち収集角度位置)に応じて、X線検出器面に対するX線管の相対位置が重量によって変化する。そのため、グリッド箔の影の位置も、収集角度位置に応じて変化し、被検体を何も透過していないときの減弱前信号は収集角度位置に応じて変化する。しかし、これらの変化を無視して、減弱前信号データを平均することにより求めて画像再構成処理を行うと、偽像が発生し、断層画像(再構成画像)の画質は低下する。 In particular, in the C-type arm device, a CT device (a X-ray tube and an X-ray detector are arranged in a gantry surrounding the body axis of the subject, Compared to a CT device that rotates around the body axis of the subject in the gantry, the X-ray tube and the X-ray detector are held at both ends of the C-type arm. It is easily affected by arm deflection. Specifically, the relative position of the X-ray tube with respect to the X-ray detector surface changes according to the weight in accordance with the position of the rotating C-arm (that is, the collection angle position). Therefore, the shadow position of the grid foil also changes according to the collection angle position, and the signal before attenuation when nothing passes through the subject changes according to the collection angle position. However, if these changes are ignored and the image reconstruction processing is performed by averaging the signal data before attenuation, a false image is generated and the image quality of the tomographic image (reconstructed image) is degraded.
偽像発生を防ぐために、被検体があるときのCTデータ収集と同様に、被検体なしのときでもC型アームを回転させながら収集角度位置ごとの減弱前信号データをそれぞれ収集する。これらの収集された収集角度位置ごとの減弱前信号データを基準として、被検体による減弱と透過の水透過長に変換(水長さ変換)して、再構成処理を行って断層画像(再構成画像)を取得する(図3を参照)。この手法では、C型アームのたわみや、それによる変化を考慮して画像再構成を行っているので、たわみによって発生する偽像を低減させることができる。 In order to prevent generation of a false image, signal data before attenuation is collected for each collection angle position while rotating the C-arm even when there is no subject, similarly to CT data collection when the subject is present. Using these collected pre-attenuation signal data for each collection angle position as a reference, the data is converted into attenuation and transmission water permeation length (water length conversion), and a tomographic image (reconstruction) is performed. Image) (see FIG. 3). In this method, since the image reconstruction is performed in consideration of the deflection of the C-arm and the change caused by the deflection, false images generated by the deflection can be reduced.
一般に、X線検出器上の全て検出画素において、入力X線に対する検出値割合である感度特性は同じとは限らない。検出物質の厚み、X線エネルギー、増幅率などが関連する。そこで、入射X線が一定と考えられる条件における投影像(通常は、被検体なしの投影データ)を予め取得し、このときのデータのバラツキが均一になるような補正を行う。ここでは、この補正処理を「感度補正」と呼ぶ。 In general, the sensitivity characteristic that is the ratio of the detected value to the input X-ray is not always the same in all detection pixels on the X-ray detector. The thickness of the detection substance, X-ray energy, amplification factor, etc. are related. Therefore, a projection image (usually projection data without an object) under a condition where the incident X-rays are considered to be constant is acquired in advance, and correction is performed so that the variation in data at this time becomes uniform. Here, this correction processing is referred to as “sensitivity correction”.
X線検出器は、信号域に関わらず、同一の感度特性を持つことが理想である。しかし、ある中間的な信号域(以下、「検出器特定信号域」という)を境に高信号域と低信号域とに区分けされ、その高信号域と低信号域とで異なった感度特性を持っている場合、そのような境が複数存在する場合、または境がはっきり存在せずに感度特性が徐々に変化する場合がある。 Ideally, X-ray detectors have the same sensitivity characteristics regardless of the signal range. However, it is divided into a high signal region and a low signal region with a certain intermediate signal region (hereinafter referred to as "detector specific signal region") as a boundary, and different sensitivity characteristics in the high signal region and the low signal region. If it has, there may be a case where there are a plurality of such borders, or the sensitivity characteristics may gradually change without a border clearly.
例えば、検出器特定信号域を境に高信号域と低信号域とで互いに異なった感度特性をもっているX線検出器を用いている場合、上述した収集角度位置ごとの減弱前信号データを用いてCTデータの減弱を求めようとすると以下のような問題が発生する。すなわち、減弱前信号データは、被検体を透過しない信号値(つまり減弱前の高い信号値)を有し、高信号域であるので、高信号域での感度補正がされなければならない。一方、被検体を透過した信号値(つまり減弱後の低い信号値)は低信号域であり、低信号域における感度補正が行わなければならないが、異なる高信号域での感度補正がされ、感度補正はうまく働かない。 For example, when using X-ray detectors having different sensitivity characteristics in the high signal region and the low signal region with the detector specific signal region as a boundary, the signal data before attenuation for each collection angle position described above is used. The following problems occur when seeking to reduce the CT data. That is, the pre-attenuation signal data has a signal value that does not pass through the subject (that is, a high signal value before the attenuation) and is in a high signal range, so sensitivity correction in the high signal range must be performed. On the other hand, the signal value that has passed through the subject (that is, the low signal value after attenuation) is a low signal range, and sensitivity correction must be performed in the low signal range. The correction does not work well.
低信号域における感度補正がされなければならないところに対し、感度特性の違いを考慮せず、減弱を求めたため、ある厚み以上での被検体領域では検出器特定信号域よりも低い信号になり、特に再構成画像のある厚み以上の中心部において偽像が発生する。したがって、被検体について特に診たい箇所で画質が劣化するという欠点がある。 Where sensitivity must be corrected in the low signal range, because the attenuation was calculated without considering the difference in sensitivity characteristics, the subject region above a certain thickness would be a signal lower than the detector specific signal range, In particular, a false image is generated in the central portion of the reconstructed image having a certain thickness or more. Therefore, there is a drawback in that the image quality deteriorates particularly at a place where it is desired to examine the subject.
この課題を解決するために、上述した収集角度位置ごとの減弱前信号データを収集する際、線量を減らしたX線を照射して、検出信号としては低信号域で収集する方法が考えられる。この場合、低信号域レベルで感度補正がされるので、同じ低信号域であるCTデータについて、適切な感度補正がされることになる。したがって、被検体について特に診たい箇所(表層部以外の箇所)で偽像が発生して画質が劣化するという欠点を回避することができる。被検体表層部では感度補正はうまく働かないが、表層部に関心領域は少ないのであまり問題にはならない。しかし、低信号域でのデータ収集では、信号が小さくなり相対的にノイズが増大するので、このデータを用いて減弱量(減弱データ)を算出することで、ノイズの影響から却って画質が劣化する恐れがある。 In order to solve this problem, when collecting the pre-attenuation signal data for each collection angle position described above, a method of irradiating X-rays with a reduced dose and collecting the detection signal in a low signal region is conceivable. In this case, since sensitivity correction is performed at the low signal region level, appropriate sensitivity correction is performed for CT data having the same low signal region. Therefore, it is possible to avoid the disadvantage that the image quality is deteriorated due to generation of a false image at a location where the subject is particularly desired to be examined (location other than the surface layer portion). Sensitivity correction does not work well on the surface layer of the subject, but since there are few regions of interest in the surface layer, it is not a problem. However, when collecting data in the low signal range, the signal becomes smaller and the noise increases relatively. By using this data to calculate the amount of attenuation (attenuated data), the image quality deteriorates rather than the effect of noise. There is a fear.
この増大するノイズを相対的に減らすには、収集するデータ数を増やす方法がある。しかし、例えば、C型アームをゆっくりと回転させ、その間にデータを多く収集する方法は、通常の回転速度でのCTデータ収集と比べC型アームの回転速度が異なるので、通常の回転速度でのCTデータ収集で発生する現象とは異なり、補正には使えない恐れがある。また、通常の回転速度でのCTデータ収集と同じようにC型アームを回転させるためには、必要回数分だけデータ収集を行わなければならず、データ収集が完了するまでの操作時間が長く、手間がかかり大変である。 To relatively reduce this increasing noise, there is a method of increasing the number of data to be collected. However, for example, the method of slowly rotating the C-arm and collecting a lot of data during that time has a different rotation speed of the C-arm compared to the CT data collection at the normal rotation speed. Unlike the phenomenon that occurs in CT data collection, it may not be used for correction. Further, in order to rotate the C-arm in the same way as CT data collection at a normal rotation speed, data collection must be performed as many times as necessary, and the operation time until data collection is completed is long. It takes time and effort.
さらに、検出器感度特性の線形性を補正した後に減弱データを求めCT再構成を行う方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述した特許文献1のような方法の場合には、線形性を補正するためのデータ取得には、管電圧条件ごと、かつ取得信号全体をカバーする種々のデータ収集が必要で手間がかかる。
However, in the case of the method as described in
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、互いに異なる2つ以上の信号域に起因した画質の劣化を抑えることができる断層撮影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a tomographic apparatus capable of suppressing deterioration in image quality caused by two or more different signal areas.
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、断層撮影による断層画像を取得する断層撮影装置であって、互いに異なる2つ以上の信号域における各投影値から投影値の分布の差異を分布差異物理量として求める分布差異物理量算出手段と、その分布差異物理量算出手段で求められた分布差異物理量を用いて、ある信号域における感度特性の影響を受けた減弱データあるいは投影データを、別の信号域における感度特性の影響を受けたデータに変換するデータ変換手段とを備え、そのデータ変換手段によって変換されたデータに基づいて断層画像を取得することを特徴とするものである。
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
In other words, the invention described in
[作用・効果]請求項1に記載の発明によれば、分布差異物理量算出手段は、互いに異なる2つ以上の信号域における各投影値から投影値の分布の差異を分布差異物理量として求める。その分布差異物理量算出手段で求められた分布差異物理量を用いて、ある信号域における感度特性の影響を受けた減弱データあるいは投影データを、別の信号域における感度特性の影響を受けたデータにデータ変換手段は変換する。したがって、互いに異なる2つ以上の信号域において異なった感度特性を持っている場合でも、該当する信号域での投影値を取得するだけで、互いに異なる2つ以上の信号域に起因した画質の劣化を抑えることができる。
[Operation / Effect] According to the invention described in
互いに異なる2つ以上の信号域が、検出器特定信号域を境に高信号域と低信号域とに区分けされる場合には、上述した発明の一例では、分布差異物理量算出手段は下記のように分布差異物理量を求め、データ変換手段は下記のようにデータを変換する。すなわち、分布差異物理量算出手段は、互いに異なる2つの信号域のうち低信号域における感度特性の影響を受けた投影値の分布から高信号域における感度特性の影響を受けた投影値の分布へ変換するための分布差異物理量を求める。その分布差異物理量算出手段で求められた分布差異物理量を用いて、低信号域における感度特性の影響を受けた減弱データあるいは投影データを、高信号域における感度特性の影響を受けたデータにデータ変換手段は変換する。したがって、検出器特定信号域を境に高信号域と低信号域とで異なった感度特性を持っている場合でも、2つの信号域での投影値を取得するだけで、高信号域・低信号域に起因した画質の劣化を抑えることができる。例えば、被検体の表層部以外での画質の劣化を抑えることができる。 When two or more different signal regions are divided into a high signal region and a low signal region with a detector specific signal region as a boundary, in one example of the above-described invention, the distribution difference physical quantity calculating means is as follows: Then, the distribution difference physical quantity is obtained, and the data conversion means converts the data as follows. That is, the distribution difference physical quantity calculation means converts the distribution of the projection value affected by the sensitivity characteristic in the low signal area from the two different signal areas to the distribution of the projection value affected by the sensitivity characteristic in the high signal area. To calculate the distribution difference physical quantity. Using the distribution difference physical quantity obtained by the distribution difference physical quantity calculation means, data attenuation or projection data affected by the sensitivity characteristics in the low signal range is converted to data affected by the sensitivity characteristics in the high signal range Means convert. Therefore, even when there are different sensitivity characteristics between the high signal area and the low signal area with the detector specific signal area as the boundary, it is only necessary to obtain projection values in the two signal areas. It is possible to suppress deterioration in image quality due to the area. For example, it is possible to suppress deterioration in image quality at portions other than the surface layer of the subject.
この発明に係る断層撮影装置によれば、互いに異なる2つ以上の信号域において異なった感度特性を持っている場合でも、該当する信号域での投影値を取得するだけで、互いに異なる2つ以上の信号域に起因した画質の劣化を抑えることができる。 According to the tomographic apparatus according to the present invention, even when two or more different signal regions have different sensitivity characteristics, two or more different ones can be obtained only by acquiring projection values in the corresponding signal regions. Degradation of image quality due to the signal range can be suppressed.
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図1は、実施例に係るC型アーム装置の概略図およびブロック図であり、図2は、実施例に係るC型アーム装置における各データのフローを併記したブロック図であり、図3は、図2との比較のための従来の各データのフローを併記したブロック図であり、図4は、実施例に係る一連の処理を示すフローチャートである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram and a block diagram of a C-type arm device according to the embodiment, FIG. 2 is a block diagram in which the flow of each data in the C-type arm device according to the embodiment is shown, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a flow of each conventional data for comparison with FIG. 2, and FIG. 4 is a flowchart showing a series of processes according to the embodiment.
図1に示すように、本実施例に係るC型アーム装置は、X線を照射するX線管1と、X線管1から照射されて被検体Mなどを透過したX線を検出するX線検出器2と、X線検出器2で検出されたX線の検出信号に基づいて各種の演算処理を行う演算処理部3と、X線管1・X線検出器2を保持するC型アーム4とを備えている。図1では、X線グリッドの図示を省略している。X線管1とX線検出器2とをC型アーム4の両端でそれぞれ保持して、被検体Mの周りをC型アーム4が回転することで、C型アーム4にそれぞれ保持されたX線管1およびX線検出器2が被検体Mの周りを回転する。
As shown in FIG. 1, the C-type arm device according to this embodiment detects an
X線検出器2は、X線管1から照射されて被検体Mを透過して検出面に入射されたX線を電荷信号に変換し、さらに電荷信号を電気信号(検出信号)に変換してその値を収集することでX線を検出する。本実施例では、C型アーム4を静止させた状態で検出された高信号域での被検体なしの検出信号を、高信号域投影像High[i]としてX線検出器2から収集するとともに、同じくC型アーム4を静止させた状態で検出された低信号域での被検体なしの検出信号を、低信号域投影像Low[i]としてX線検出器2から収集する。また、被検体Mなしの状態で、CTデータを収集するのと同じようにC型アーム4を回転させながら検出された被検体なしの検出信号を、減弱前信号データP0[i][j]としてX線検出器2から収集し、C型アーム4を回転させながら検出された被検体Mありの検出信号を、通常のCTデータCT[i][j]としてX線検出器2から収集する。なお、iは、検出画素のインデックスを示し、M個の検出画素でX線検出器2が構成されている場合には、i=1,2,3,…,Mとなる。jは、投影角度のインデックスを示し、J個の投影角度で収集されている場合には、j=1,2,3,…,Jとなる。
The
演算処理部3は、中央演算処理装置(CPU)などで構成されている。演算処理部3は、分布差異パラメータ算出部31と減弱量算出部32とデータ変換部33と水長さ変換部34と再構成処理部35とを備えている。図3における従来のブロック図で後述するように、本実施例では、演算処理部3は、分布差異パラメータ算出部31とデータ変換部33とを新たに備えている点が特徴部分である。
The
分布差異パラメータ算出部31は、上述したX線検出器2で収集された高信号域投影像High[i]および低信号域投影像Low[i]から投影値の分布の差異を分布差異パラメータLtoH[i]として求める。つまり、低信号域における感度特性の影響を受けた投影値の分布から高信号域における感度特性の影響を受けた投影値の分布へ変換するための分布差異パラメータLtoH[i]を求める。分布差異パラメータは、この発明における分布差異物理量に相当する。
The distribution difference
減弱量算出部32は、透過前および透過後のX線の検出信号比である減弱量(減弱データ)を求める。本実施例では、上述したX線検出器2で収集された透過前の検出信号である減弱前信号データP0[i][j]で透過後の検出信号であるCTデータCT[i][j]を除算する。減弱データをAtt[i][j]とすると、CT[i][j]/ P0[i][j]で表される。
The attenuation
データ変換部33は、低信号域における感度補正の影響を受けた減弱データあるいは投影データを、高信号域における感度補正の影響を受けたデータに変換する。本実施例では、減弱量算出部32で求められた低信号域における感度補正の影響を受けた減弱データAtt[i][j]を、高信号域における感度補正の影響を受けた減弱データAtt[i][j]’に変換する場合を例に採って説明する。
The
水長さ変換部34は、データ変換部33で変換された減弱データAtt[i][j]’ から断層撮影で必要とする透過物質である水の透過長に変換して求める。再構成処理部35は、水長さ変換部34で変換された水の透過長に基づいて再構成処理を行って断層画像(再構成画像)を取得する。
The water
分布差異パラメータ算出部31は、この発明における分布差異物理量算出手段に相当し、データ変換部33は、この発明におけるデータ変換手段に相当する。演算処理部3内の各構成の具体的な機能については図4のフローチャートで後述する。
The distribution difference
次に、演算処理部3内の各構成の具体的な機能について図2、図4を参照して説明する。また、図2との比較のために従来の各データのフローについて、図3を参照して説明する。
Next, specific functions of the components in the
(ステップS1)C型アームを静止させて収集
被検体を天板に載置しないでC型アーム4を静止させた状態でX線管1からX線を照射してX線検出器2で収集する。高信号域での被検体なしの検出信号を収集する場合には、通常のCTデータ収集と同じ程度の管電流、照射時間にして、X線管1からX線を照射する。低信号域での被検体なしの検出信号を収集する場合には、線量を減らしたX線を照射する。本実施例では、X線管1からX線を複数回分(例えば30フレーム/秒で1秒間)にわたって照射して、その複数回分の検出信号をX線検出器2が収集して、その平均値を投影像として収集する。例えば、高信号域での被検体なしの検出信号を収集して、30フレーム分の高信号域での被検体なしの検出信号の平均値を高信号域投影像High[i]として、低信号域での被検体なしの検出信号を収集して、30フレーム分の低信号域での被検体なしの検出信号の平均値を低信号域投影像Low[i]とする。図2に示すように、高信号域投影像High[i] および低信号域投影像Low[i]を分布差異パラメータ算出部31に送り込む。
(Step S1) Collecting with C-type arm stationary Collecting with
なお、先に、高信号域での被検体なしの検出信号を収集するためにX線管1からX線を連続的に照射した後に、低信号域での被検体なしの検出信号を収集するためにX線管1からX線を連続的に照射してもよいし、逆に、低信号域での被検体なしの検出信号を収集するためにX線管1からX線を連続的に照射した後に、高信号域での被検体なしの検出信号を収集するためにX線管1からX線を連続的に照射してもよい。また、高信号域での被検体なしの検出信号と、低信号域での被検体なしの検出信号とを交互に収集するためにX線管1からX線を交互に連続的に照射してもよい。また、複数回分の高/低信号域での被検体なしの検出信号の平均値を投影像としたが、平均値に限定されず中央値(メディアン)などでもよい。したがって、複数回分の高/低信号域での被検体なしの検出信号の中央値を投影像としてもよい。
First, in order to collect a detection signal without a subject in a high signal region, X-rays are continuously irradiated from the
(ステップS2)分布差異パラメータの算出
分布差異パラメータ算出部31は、X線検出器2で収集された高信号域投影像High[i]および低信号域投影像Low[i]から投影値の分布の差異を分布差異パラメータLtoH[i]として求める。具体的には、分布差異パラメータLtoH[i]は下記(1)式のように表される。
(Step S2) Distribution Difference Parameter Calculation The distribution difference
LtoH[i]=(High[i]/Low[i])*average(Low[i]/ High[i]) …(1)
ここで、average(x[i])は、x [i]の空間的な平均値を示す。したがって、average(x[i])=Σx [i]/M(x [1]〜x [M]の総和を検出画素の個数Mで除算したもの)でaverage(x[i])は表される。図2に示すように、分布差異パラメータLtoH[i]をデータ変換部33に送り込む。
LtoH [i] = (High [i] / Low [i]) * average (Low [i] / High [i]) (1)
Here, average (x [i]) represents a spatial average value of x [i]. Therefore, average (x [i]) = Σx [i] / M (the sum of x [1] to x [M] divided by the number M of detected pixels) represents average (x [i]). The As shown in FIG. 2, the distribution difference parameter LtoH [i] is sent to the
(ステップS3)被検体なしでC型アームを回転させて収集
被検体を天板に載置しないでC型アーム4を回転させながらX線管1からX線を照射してX線検出器2で収集する。被検体Mの周りをC型アーム4が回転することで、C型アーム4にそれぞれ保持されたX線管1およびX線検出器2が被検体Mの周りを回転しながらX線検出器2は被検体なしの検出信号を逐次に収集する。この被検体なしの検出信号が収集角度位置ごとの減弱前信号データP0[i][j]である。図2に示すように、この減弱前信号データP0[i][j]を減弱量算出部32に送り込む。ノイズ低減を目的として、P0[i][j]のj方向に束ねたり、移動平均したりすることがある。
(Step S3) Collecting by rotating the C-arm without a subject and irradiating the subject with X-rays while rotating the C-
(ステップS4)被検体ありでC型アームを回転させて収集
通常のCTデータ収集を行う。すなわち、被検体Mを天板に載置させてC型アーム4を回転させながらX線管1からX線を照射してX線検出器2で収集する。被検体Mの周りをC型アーム4が回転することで、C型アーム4にそれぞれ保持されたX線管1およびX線検出器2が被検体Mの周りを回転しながらX線検出器2は被検体Mありの検出信号を逐次に収集する。この被検体Mありの検出信号が収集角度位置ごとの通常のCTデータCT[i][j]である。図2に示すように、このCTデータCT[i][j]を減弱量算出部32に送り込む。
(Step S4) Collection by rotating the C-arm with the subject Normal CT data collection is performed. That is, the subject M is placed on the top and the
(ステップS5)減弱データの算出
減弱量算出部32は、X線検出器2で収集された透過前の検出信号である減弱前信号データP0[i][j]で透過後の検出信号であるCTデータCT[i][j]を除算して、その除算で得られた値、すなわちCT[i][j]/P0[i][j]を減弱データAtt[i][j]として求める。図2に示すように、減弱データAtt[i][j]をデータ変換部33に送り込む。
(Step S5) Calculation of attenuation data The attenuation
(ステップS6)データ変換
データ変換部33は、分布差異パラメータ算出部31で求められた分布差異パラメータLtoH[i]を用いて、減弱量算出部32で求められた減弱データAtt[i][j]を減弱データAtt[i][j]’に変換する。変換後の減弱データAtt[i][j]’は下記(2)式のように表される。
(Step S6) Data Conversion The
Att[i][j]’= Att[i][j]*LtoH[i] …(2)
上記(2)式によって低信号域で均一化される減弱データAtt[i][j]’に変換される。図2に示すように、変換後の減弱データAtt[i][j]’を水長さ変換部34に送り込む。
Att [i] [j] '= Att [i] [j] * LtoH [i] (2)
It is converted into attenuation data Att [i] [j] ′ that is made uniform in the low signal range by the above equation (2). As shown in FIG. 2, the attenuated data Att [i] [j] ′ after conversion is sent to the water
この図2の説明からも明らかなように、従来では、図3に示すように、減弱量算出部132が減弱データAtt[i][j]を求めたら、その減弱データAtt[i][j]を水長さ変換部134に送り込んでいたのに対して、本実施例では、図2に示すように減弱量算出部32が減弱データAtt[i][j]を求めたら、その減弱データAtt[i][j]をデータ変換部33に送り込んで、低信号域で均一化される減弱データAtt[i][j]’にデータ変換部33は変換する。そして、その変換後の減弱データAtt[i][j]’を水長さ変換部34に送り込む。したがって、従来では、データ変換に用いられるための分布差異パラメータLtoH[i]や、データ変換という概念がない。言い換えれば、本実施例では、従来になかった分布差異パラメータ算出部31とデータ変換部33とを新たに備えている。
As apparent from the description of FIG. 2, conventionally, as shown in FIG. 3, when the attenuation
(ステップS7)水長さ変換・再構成処理
水長さ変換部34は、データ変換部33で変換された減弱データAtt[i][j]’から水の透過長に変換して求める。つまり、既知である水の線減弱係数に基づいて減弱データAtt[i][j]’をさらに補正して、その補正された減弱データに対応付けられた透過長を求める。具体的な水長さ変換については公知であるので、その説明を省略する。変換された水の透過長に基づいて再構成処理部35は逆問題を解いて再構成処理を行い透過物質の分布を求めることで、断層画像(再構成画像)を取得する。具体的な再構成処理については公知であるので、その説明を省略する。
(Step S7) Water Length Conversion / Reconstruction Process The water
上述した本実施例に係るC型アーム装置によれば、分布差異パラメータ算出部31は、互いに異なる2つ以上の信号域(本実施例では高信号域と低信号域)における各投影値(本実施例では高信号域投影像High[i]および低信号域投影像Low[i])から投影値の分布の差異を分布差異パラメータとして求める。その分布差異パラメータ算出部31で求められた分布差異パラメータを用いて、ある信号域(本実施例では低信号域)における感度特性の影響を受けた減弱データAtt[i][j]を、別の信号域(本実施例では高信号域)における感度特性の影響を受けた減弱データAtt[i][j]’にデータ変換部33は変換する。したがって、互いに異なる2つ以上の信号域(高/低信号域)において異なった感度特性を持っている場合でも、該当する信号域での投影値(高信号域投影像High[i]および低信号域投影像Low[i])を取得するだけで、互いに異なる2つ以上の信号域(高/低信号域)での異なる感度特性に起因した画質の劣化を抑えることができる。
According to the above-described C-type arm device according to the present embodiment, the distribution difference
本実施例のように、互いに異なる2つ以上の信号域が、検出器特定信号域を境に高信号域と低信号域とに区分けされる場合には、分布差異パラメータ算出部31は、互いに異なる2つの信号域のうち低信号域での投影値の分布から高信号域での投影値の分布へ変換するための分布差異パラメータLtoH[i]を求める。その分布差異パラメータ算出部31で求められた分布差異パラメータLtoH[i] を用いて、低信号域における感度特性の影響を受けた減弱データAtt[i][j]を、高信号域における感度特性の影響を受けた減弱データAtt[i][j]’にデータ変換部33は変換する。したがって、検出器特定信号域を境に高信号域と低信号域とで異なった感度特性を持っている場合でも、2つの信号域での投影値を示す高信号域投影像High[i]および低信号域投影像Low[i] を取得するだけで、高信号域・低信号域での感度特性の違いに起因した画質の劣化を抑えることができる。
As in the present embodiment, when two or more different signal regions are divided into a high signal region and a low signal region with a detector specific signal region as a boundary, the distribution difference
低信号域で均一化される減弱データAtt[i][j]’に変換したことで、被検体Mの透過時における信号が正確になり、被検体Mの表層部以外(例えば関心領域である被検体Mの中央部)での偽像が低減する。一方、被検体Mの表層部では偽像が発生するが、関心領域は被検体Mの中央部であるので、問題はない。このように、被検体Mの表層部以外での画質の劣化を抑えることができる。 By converting to attenuation data Att [i] [j] ′ that is made uniform in the low signal range, the signal at the time of transmission through the subject M becomes accurate, and other than the surface layer portion of the subject M (for example, the region of interest) The false image at the center portion of the subject M is reduced. On the other hand, although a false image is generated in the surface layer portion of the subject M, there is no problem because the region of interest is the central portion of the subject M. In this way, it is possible to suppress deterioration in image quality at portions other than the surface layer portion of the subject M.
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.
(1)上述した実施例では、全てのデータに対して、高信号域における感度特性の影響を受けるデータに変換したが、逆に、高信号域における感度特性の影響を受ける投影値の分布から低信号域における感度特性の影響を受ける投影値の分布へ変換するための分布差異パラメータ(分布差異物理量)を求め、その分布差異パラメータを用いて、高信号域における感度特性の影響を受ける減弱データあるいは投影データを、低信号域における感度特性の影響を受けるデータに変換してもよい。 (1) In the above-described embodiment, all data is converted into data affected by the sensitivity characteristics in the high signal range. Conversely, from the distribution of the projection values affected by the sensitivity characteristics in the high signal range. A distribution difference parameter (distribution difference physical quantity) for converting to a distribution of projected values affected by the sensitivity characteristics in the low signal range is obtained, and attenuation data affected by the sensitivity characteristics in the high signal range is obtained using the distribution difference parameters. Alternatively, the projection data may be converted into data affected by sensitivity characteristics in the low signal range.
(2)上述した実施例では、互いに異なる2つの信号域(実施例では高/低信号域)の場合を例に採って説明したが、互いに異なる2つ以上の信号域が対象であれば、この発明は、例えば境が複数存在して、互いに異なる3つ以上の信号域の場合に適用してもよい。したがって、境が2つ存在して、高信号域・中信号域・低信号域と3つの信号域の場合であってもよい。 (2) In the above-described embodiment, the case of two different signal regions (high / low signal region in the embodiment) has been described as an example. However, if two or more different signal regions are targets, The present invention may be applied to, for example, a case where there are a plurality of boundaries and there are three or more signal areas different from each other. Therefore, there may be two boundaries, and there may be three signal regions, ie, a high signal region, a medium signal region, and a low signal region.
(3)上述した実施例では、低信号域における感度特性の影響を受けた減弱データAtt[i][j]を、高信号域における感度特性の影響を受けた減弱データAtt[i][j]’に変換する場合(変換の対象が減弱データ)を例に採って説明したが、図6に示すように、変換の対象が投影データであってもよい。すなわち、ある信号域(図6では低信号域)投影データを、別の信号域(図6では高信号域)における感度特性の影響を受けた投影データに変換した後に、その投影データを用いて減弱データを求めてもよい。図6では、投影データは、減弱前信号データP0[i][j]であって、分布差異パラメータLtoH[i]を用いて、その減弱前信号データP0[i][j]を減弱前信号データP0[i][j]’にデータ変換部33が変換して、その変換後の減弱前信号データP0[i][j]’を減弱前信号データP0[i][j]で除算して、減弱量算出部32は減弱データAtt[i][j]を求める。求められた減弱データAtt[i][j]は既にデータ変換されているので、直接に水長さ変換部34に送り込めばよい。
(3) In the above-described embodiment, the attenuation data Att [i] [j] affected by the sensitivity characteristic in the low signal range is changed to the attenuation data Att [i] [j] affected by the sensitivity characteristic in the high signal range. In the above example, the conversion target is the attenuation data. However, as shown in FIG. 6, the conversion target may be projection data. That is, after converting projection data of a certain signal range (low signal range in FIG. 6) into projection data affected by sensitivity characteristics in another signal range (high signal range in FIG. 6), the projection data is used. You may ask for attenuation data. In FIG. 6, the projection data is the pre-attenuation signal data P 0 [i] [j], and the pre-attenuation signal data P 0 [i] [j] is attenuated using the distribution difference parameter LtoH [i]. The
(4)上述した実施例では、断層撮影装置はC型アーム装置であったが、この発明は、専用機であるX線CT装置に適用してもよい。このように、この発明が適用される断層撮影装置については特に限定されない。 (4) In the above-described embodiments, the tomography apparatus is a C-type arm apparatus, but the present invention may be applied to an X-ray CT apparatus that is a dedicated machine. Thus, the tomographic apparatus to which the present invention is applied is not particularly limited.
31 … 分布差異パラメータ算出部
33 … データ変換部
High[i] … 高信号域投影像
Low[i] … 低信号域投影像
LtoH[i] … 分布差異パラメータ
P0[i][j] … 減弱前信号データ
CT[i][j] … CTデータ
Att[i][j] … 減弱データ
Att[i][j]’ … 変換後の減弱データ
31 ... Distribution difference
High [i] ... High signal area projection image
Low [i] ... Low signal projection image
LtoH [i]… Distribution difference parameter
P 0 [i] [j]… Signal data before attenuation
CT [i] [j] ... CT data
Att [i] [j]… Attenuation data
Att [i] [j] '… attenuated data after conversion
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