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JP3204651B2 - Computer tomography equipment - Google Patents

Computer tomography equipment

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Publication number
JP3204651B2
JP3204651B2 JP28240999A JP28240999A JP3204651B2 JP 3204651 B2 JP3204651 B2 JP 3204651B2 JP 28240999 A JP28240999 A JP 28240999A JP 28240999 A JP28240999 A JP 28240999A JP 3204651 B2 JP3204651 B2 JP 3204651B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
projection data
rotation angle
partial
partial image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP28240999A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000079118A (en
Inventor
真浩 尾嵜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP28240999A priority Critical patent/JP3204651B2/en
Publication of JP2000079118A publication Critical patent/JP2000079118A/en
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Publication of JP3204651B2 publication Critical patent/JP3204651B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、連続スキャンを行
うコンピュータ断層撮影装置に関し、特に投影データの
収集から断層像を再構成するまでの演算量を少なくで
き、演算時間を短縮できる簡単な構成のコンピュータ断
層撮影装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a computer tomography apparatus for performing continuous scanning, and more particularly to a computer tomography apparatus having a simple configuration capable of reducing the amount of calculation from the collection of projection data to reconstructing a tomographic image and shortening the calculation time. The present invention relates to a computer tomography apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】放射線として代表的なX線を用いた第3
世代のX線コンピュータ断層撮影装置においては、被検
体が配置される撮影領域を挟んでX線源と円弧状の検出
器とが対向するように配置される。
2. Description of the Related Art A third method using a typical X-ray as radiation.
In a next generation X-ray computed tomography apparatus, an X-ray source and an arc-shaped detector are arranged so as to face each other with an imaging region where a subject is arranged.

【0003】このX線コンピュータ断層撮影装置では、
X線源と検出器との対向した配置関係を保ちながら、所
定の回転中心の周囲をX線源と検出器とを回転し、所定
回転角度毎にX線源からX線を曝射することにより、撮
影領域内の被検体のあるスライスに対する各方向からの
透過X線に基づく投影データを、検出器,積分器,マル
チプレクサ,A/D変換器などを有するデータ収集部D
AS(Data Acquisition System )によって収集する。
そして、このデータを画像再構成部に取り込み、画像再
構成のための演算を行なって被検体のスライスの断層像
を得て、この画像をTVモニタなどに表示するようにし
ている。
In this X-ray computed tomography apparatus,
Rotating the X-ray source and the detector around a predetermined rotation center while maintaining the opposed arrangement relationship between the X-ray source and the detector, and exposing the X-ray from the X-ray source at predetermined rotation angles With this, projection data based on transmitted X-rays from each direction with respect to a certain slice of the subject in the imaging region is converted into a data collection unit D having a detector, an integrator, a multiplexer, an A / D converter, and the like.
Collected by AS (Data Acquisition System).
Then, this data is taken into an image reconstruction unit, and a calculation for image reconstruction is performed to obtain a tomographic image of a slice of the subject, and this image is displayed on a TV monitor or the like.

【0004】最近では、連続スキャンを行ないながらリ
アルタイムで画像を見たいという要求がある。このよう
な要求に答えるべく、各種のリアルタイム画像再構成シ
ステムが開発されている。このように連続スキャン中に
リアルタイムで画像を表示できれば、被検体へ必要以上
にX線を曝射しないようにするにはどの回転位置まで撮
影を行なえばよいのか、あるいはどの時間まで撮影すれ
ば良いのかを、画像を見ながら判断できるという診断上
のメリットがある。
Recently, there has been a demand to view images in real time while performing continuous scanning. In order to meet such demands, various real-time image reconstruction systems have been developed. If an image can be displayed in real time during continuous scanning as described above, to what extent should the image be taken to rotate or to what time should the image be taken so that the subject is not exposed to X-rays more than necessary. There is a diagnostic merit that it can be determined while looking at the image.

【0005】従来のリアルタイム画像再構成システムの
一例としては、連続スキャンにより収集された投影デー
タに基づき、連続的にしかもリアルタイムで画像を再構
成し、この画像を表示するために複数の再構成ユニット
を備えるものがある。ここでは、少しずつ時間(角度)
がずれた各投影データを各再構成ユニットに取り込み、
これら再構成ユニットによって画像の再構成を行ない、
得られた画像を連続的に表示する。しかしこの装置にあ
っては、多数台の再構成ユニットが必要であり、装置が
大型になるとともに、コストが高い欠点がある。
[0005] As an example of a conventional real-time image reconstruction system, a plurality of reconstruction units are used to reconstruct an image continuously and in real time based on projection data acquired by continuous scanning, and to display the image. Some have. Here, time (angle) little by little
Each of the projection data with the deviation is taken into each reconstruction unit,
Image reconstruction is performed by these reconstruction units,
The obtained images are displayed continuously. However, this device requires a large number of reconfiguration units, and has disadvantages that the device becomes large and the cost is high.

【0006】また、他の従来例として、1つの再構成ユ
ニットを用いる装置が特公平1−23136号公報に記
載されている。この装置による画像作成の概略を図10
を用いて説明する。まず、図10(a)に示すように連
続スキャン中において、Δα(ビューのピッチ)毎に収
集された360°分の投影データにより画像Aを作成す
る。すなわち、図10(b)に示すように0°から36
0°−Δαまでの投影データを用いて画像Aを作成し画
像AをTVモニタに表示する。
As another conventional example, an apparatus using one reconstructing unit is described in Japanese Patent Publication No. 23136/1990. The outline of image creation by this device is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 10A, during continuous scanning, an image A is created from 360 ° projection data collected for each Δα (view pitch). That is, as shown in FIG.
An image A is created using the projection data up to 0 ° -Δα, and the image A is displayed on a TV monitor.

【0007】次に、図10(c)に示すようにΔαから
360°までの画像Bを作成する。この画像Bは、画像
Aから0°における投影データをマイナスにして逆投影
(バックプロジェクション)するとともに、360°に
おける投影データを逆投影することにより作成される。
Next, as shown in FIG. 10C, an image B from Δα to 360 ° is created. The image B is created by backprojecting (backprojecting) the image A at 0 ° with the projection data at 0 ° being negative and backprojecting the projection data at 360 °.

【0008】次に、図10(d)に示すように2Δαか
ら360°+Δαにおける画像Cは、同様に、画像Bか
らΔαにおける投影データをマイナスにして逆投影する
とともに、360°+Δαにおける投影データを逆投影
することにより作成される。
Next, as shown in FIG. 10D, the image C from 2Δα to 360 ° + Δα is similarly back-projected from the image B by subtracting the projection data at Δα from the image B, and the projection data at 360 ° + Δα. Is created by back-projecting.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第2の従来装置にあっては、次のような問題があっ
た。ある回転角度における投影データに基づく各画素毎
の逆投影データは、以下のように表される。
However, the above-mentioned second conventional apparatus has the following problems. Backprojection data for each pixel based on projection data at a certain rotation angle is expressed as follows.

【0010】 BPi =ai ・{li (xn+1 −xn )+xn } ここで、BPi は逆投影データであり、ai は重み付け
係数,li は補間係数であり、xn+1 ,xn は投影デー
タである。
BPi = ai · {li (xn + 1−xn) + xn} where BPi is back projection data, ai is a weighting coefficient, li is an interpolation coefficient, and xn + 1 and xn are projection data. is there.

【0011】このため、例えば画像Cを作成する場合、
角度Δα、360°+Δα夫々について逆投影データを
得るために、加減算処理を2回,乗算処理を2回行なわ
なければならない。また、角度Δα(例えば0.36
°)毎に投影データを収集すると、例えば10°の角度
範囲には27個の投影データが存在し、10°の角度範
囲だけでも、加減算処理を108回,乗算処理を108
回行なわなければならず、非常に計算量が多くなってい
た。このため、画像をリアルタイムで表示するには、多
量の計算を高速に行う必要であった。しかし、このため
には、やはり、装置が大型化し、コストも高くなる欠点
がある。
For this reason, for example, when creating an image C,
In order to obtain backprojection data for each of the angles Δα and 360 ° + Δα, it is necessary to perform addition and subtraction processing twice and multiplication processing twice. Further, the angle Δα (for example, 0.36
When the projection data is collected for each angle (°), for example, there are 27 pieces of projection data in the angle range of 10 °. Even in the angle range of 10 ° alone, 108 addition and subtraction processes and 108 multiplication processes are performed.
It had to be done many times, and the amount of calculation was very large. Therefore, in order to display an image in real time, it was necessary to perform a large amount of calculations at high speed. However, this still has the disadvantage that the device becomes large and the cost increases.

【0012】さらに、この従来例では、2枚目以降の断
層像は1つのΔα分の投影データの逆投影処理で生成で
きるので、大量の投影データを記憶しておく必要はない
が、最初の1枚の断層像を生成するために、360°分
の投影データを記憶しておく必要がある。1つの投影デ
ータだけでもかなり大量であるので、360°分の投影
データを記憶しておくことは、大容量の記憶媒体を必要
とし、やはり装置が大型化するとともに、コストが高く
なる欠点がある。
Further, in this conventional example, since the second and subsequent tomographic images can be generated by back projection processing of one projection data of Δα, it is not necessary to store a large amount of projection data. In order to generate one tomographic image, it is necessary to store 360 ° projection data. Storing 360 ° of projection data requires a large-capacity storage medium, since there is a considerable amount of projection data alone, and also has the disadvantage of increasing the size of the apparatus and increasing the cost. .

【0013】したがって、本発明の目的は、少ない演算
量で画像を再構成することができ、連続スキャンにより
得られた投影データから連続的に、しかもほぼリアルタ
イムで断層像を得ることができる簡単な構成のコンピュ
ータ断層撮影装置を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a simple and simple method for reconstructing an image with a small amount of calculation and for obtaining a tomographic image continuously and almost in real time from projection data obtained by continuous scanning. An object of the present invention is to provide a computed tomography apparatus having the above configuration.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、投影方向を周期的に変化させながら被検
体に関する投影データを収集し、所定の角度分の投影デ
ータから部分画像を再構成して断層像を構成するのに必
要なn枚の部分画像を得るコンピュータ断層撮影装置に
おいて、投影方向が新たに所定角度変化する毎にその変
化分の部分画像を再構成し、当該変化分の部分画像を含
む最新のn枚の部分画像から構成される断層像を順次生
成する画像生成手段を備えることを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention collects projection data on a subject while periodically changing a projection direction, and forms a partial image from projection data for a predetermined angle. In a computed tomography apparatus that obtains n partial images necessary for reconstructing a tomographic image, each time the projection direction changes by a predetermined angle, a partial image corresponding to the change is reconstructed. The image processing apparatus further comprises image generating means for sequentially generating a tomographic image composed of the latest n partial images including the minute partial images.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るコンピュータ
断層撮影装置の一実施形態を説明する。図1は第3世代
のX線コンピュータ断層撮影装置を示す概略構成図、図
2はX線源1及び検出器3の連続回転により収集される
投影データPを示す図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a computer tomography apparatus according to the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a third-generation X-ray computed tomography apparatus, and FIG. 2 is a diagram illustrating projection data P acquired by continuous rotation of an X-ray source 1 and a detector 3.

【0016】図1において、X線源1は所定の角度βを
なすX線ビームFBを被検体2が存在する撮影領域内に
放射するものである。複数の検出器素子3−1〜3−N
を併設した検出器3は、被検体2を挟んでX線源1に対
向配置され、被検体2を透過したX線を検出するもので
ある。駆動装置10は、X線源1と検出器3とをX線源
1と検出器3との対向した配置関係を保ちながら、被検
体2の周囲を連続回転させるものとなっている。なおX
線源1は連続回転中にビューのピッチΔα(例えば0.
36°)毎にX線を曝射するものとなっている。
In FIG. 1, an X-ray source 1 emits an X-ray beam FB having a predetermined angle β into an imaging region where a subject 2 exists. Plurality of detector elements 3-1 to 3-N
The detector 3 is disposed to face the X-ray source 1 with the subject 2 interposed therebetween, and detects X-rays transmitted through the subject 2. The driving device 10 continuously rotates the X-ray source 1 and the detector 3 around the subject 2 while maintaining the arrangement relationship between the X-ray source 1 and the detector 3 facing each other. Note that X
The source 1 rotates the view pitch Δα during continuous rotation (for example, 0.
X-rays every 36 °).

【0017】図2に示すように角度θはX線源1及びX
線ビームFBの回転角であって、X線源1及び検出器3
の連続回転移動により1回転毎に360°ずつ増加して
いく。
As shown in FIG. 2, the angle .theta.
The rotation angle of the beam FB, the X-ray source 1 and the detector 3
Increases by 360 ° for each rotation.

【0018】DAS4は、積分器(図示しない),各検
出器素子3−1〜3−NからのX線強度データを高速か
つシリアルに取り込むためのマルチプレクサ11,各X
線強度データをディジタル信号に変換するA/D変換器
12等を備え、被検体2に対するX線源1のピッチΔα
毎のX線強度データに基づく投影データP(m,ψ,
θ)を収集する。ここで、mはX線源1の回転数であ
り、回転角度θはX線源1の回転角度(ビュー)であ
り、角度ψは図1に示すようにX線源1と回転中心O1
とを結ぶ直線と、X線源1と各検出器素子3−kとを結
ぶ直線とのなす角度であって角度−β/2から角度+β
/2の範囲である。図2に示すようにビューのピッチΔ
α毎に投影データP(m,ψ,θ)がDAS4に収集さ
れる。
The DAS 4 comprises an integrator (not shown), a multiplexer 11 for taking in X-ray intensity data from each of the detector elements 3-1 to 3-N at high speed and serially,
An A / D converter 12 for converting the line intensity data into a digital signal; and a pitch Δα of the X-ray source 1 with respect to the subject 2.
Projection data P (m, ψ,
θ). Here, m is the number of rotations of the X-ray source 1, the rotation angle θ is the rotation angle (view) of the X-ray source 1, and the angle ψ is the X-ray source 1 and the rotation center O1 as shown in FIG.
And a straight line connecting the X-ray source 1 and each of the detector elements 3-k, from the angle −β / 2 to the angle + β.
/ 2 range. View pitch Δ as shown in FIG.
The projection data P (m, ψ, θ) is collected by the DAS 4 for each α.

【0019】再構成部6はDAS4からの投影データP
(m,ψ,θ)を取り込み、この投影データに基づき画
像再構成のための逆投影演算処理を行なうコンピュータ
6aと、画像を記憶するためのメモリ6bとを有し、ス
ライスの断層像を再構成する。図3は再構成部6の逆投
影演算処理を説明するための図である。
The reconstructing unit 6 stores the projection data P from the DAS 4
(M, ψ, θ), and has a computer 6a for performing backprojection calculation processing for image reconstruction based on the projection data, and a memory 6b for storing the image. Constitute. FIG. 3 is a diagram for explaining the back projection calculation processing of the reconstruction unit 6.

【0020】再構成部6内部のコンピュータ6aは、先
ず、図3(a)に示すように、ある任意の回転角度θに
おける投影データP(m,ψ,θ)を逆投影し、逆投影
データBPを得る。そして、得られた逆投影データBP
を最初は逆投影データQとする(なお逆投影データQの
初期値は零としている)。
First, as shown in FIG. 3A, the computer 6a in the reconstruction unit 6 backprojects the projection data P (m, ψ, θ) at an arbitrary rotation angle θ, Get BP. Then, the obtained back projection data BP
Is initially set to the backprojection data Q (the initial value of the backprojection data Q is set to zero).

【0021】次に、図3(b)に示すように、ある任意
の回転角度にΔαだけ角度を加算した回転角度における
投影データP(m,ψ,θ)を逆投影し、得られた逆投
影データBPを前に得られた逆投影データQに加算し、
新たな逆投影データQを得る。コンピュータ6aは上記
のような加算処理を回転角度θが0°〜360°の投影
データP(m,ψ,θ)について繰り返し行なってい
る。
Next, as shown in FIG. 3B, projection data P (m, ψ, θ) at a rotation angle obtained by adding an angle of Δα to an arbitrary rotation angle is back-projected, and the obtained inverse data is obtained. The projection data BP is added to the previously obtained back projection data Q,
New back projection data Q is obtained. The computer 6a repeatedly performs the above-described addition processing on the projection data P (m, ψ, θ) having the rotation angle θ of 0 ° to 360 °.

【0022】図4は所定の回転角度(ここでは、10
°)範囲内で収集される各投影データを逆投影した各逆
投影データを夫々加算することにより部分画像を作成す
る処理を説明するための図である。図4に示すように、
所定の回転角度範囲内の各投影データP(m,ψ,θ)
を逆投影し(図中BP)、前述した図3(a)、(b)
にしたがって各逆投影データBP夫々を加算することに
より、部分画像a1 〜a37が得られるものとなってい
る。メモリ6bは、各部分画像a1 〜a37を夫々対応す
る番地に記憶するものとなっている。TVモニタ7は1
0°毎の部分画像に基づく360°分の画像を角度範囲
10°に対応する時間でリアルタイムで表示する。
FIG. 4 shows a predetermined rotation angle (here, 10 degrees).
°) is a diagram for explaining a process of creating a partial image by adding back projection data obtained by back projection of projection data collected within a range. As shown in FIG.
Each projection data P (m, ψ, θ) within a predetermined rotation angle range
Are back-projected (BP in the figure), and the above-mentioned FIGS. 3 (a) and 3 (b)
By adding each of the backprojection data BP according to the above, partial images a1 to a37 can be obtained. The memory 6b stores the partial images a1 to a37 at the corresponding addresses. TV monitor 7 is 1
An image corresponding to 360 ° based on the partial image for each 0 ° is displayed in real time at a time corresponding to an angle range of 10 °.

【0023】次にこのように構成された実施形態の作用
を説明する。X線源1と検出器3との対向配置関係を保
ち、かつビューのピッチΔα毎にX線源1からX線を被
検体2に向けて曝射しながら被検体2の周囲を連続スキ
ャンする。連続スキャンに伴なって被検体2を透過した
X線は検出器3−1〜3−Nによって検出され、X線強
度データに基づきDAS4内部のマルチプレクサ11,
A/D変換器12によってビューのピッチΔα毎の投影
データP(m,ψ,θ)が収集される。このビューのピ
ッチΔα毎の投影データP(m,ψ,θ)は再構成部6
に取り込まれ、コンピュータ6aによって次のような演
算処理が行なわれる。ここでは、画像をTVモニタ7に
例えば回転角度10°に対応する時間毎に表示する場合
についての演算処理を説明する。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. The periphery of the subject 2 is continuously scanned while the X-ray source 1 and the detector 3 are kept facing each other, and X-rays are emitted from the X-ray source 1 toward the subject 2 at every view pitch Δα. . The X-rays transmitted through the subject 2 with the continuous scan are detected by the detectors 3-1 to 3-N, and based on the X-ray intensity data, the multiplexer 11, the DAS 4 and the multiplexer 11,
The A / D converter 12 collects projection data P (m, ψ, θ) for each view pitch Δα. The projection data P (m, ψ, θ) for each pitch Δα of this view is
And the computer 6a performs the following arithmetic processing. Here, a description will be given of a calculation process in a case where an image is displayed on the TV monitor 7 at intervals corresponding to, for example, a rotation angle of 10 °.

【0024】まず、図3に示すような演算処理にしたが
って、0°の投影データP(m,ψ,0)が逆投影され
て逆投影データQ0 が得られ、次に、Δαの投影データ
P(m,ψ,Δα)が逆投影されて逆投影データBP1
が得られる。そして、逆投影データBP1 が逆投影デー
タQ0 に加算されて逆投影データQ1 が得られる。さら
に、同様に、2Δαの投影データP(m,ψ,2Δα)
が逆投影されて逆投影データBP2 が得られると、逆投
影データBP2 が逆投影データQ1 に加算されて逆投影
データQ2 が得られる。このような加算処理がΔα毎に
0°から10°まで行なわれて部分画像a1 が求められ
る。例えばΔαが0.36°であれば、部分画像a1は
次のように表される。
First, according to the arithmetic processing shown in FIG. 3, the projection data P (m, ψ, 0) at 0 ° is back-projected to obtain back-projection data Q 0, and then the projection data P at Δα is obtained. (M, ψ, Δα) is back-projected and back-projected data BP1
Is obtained. Then, the back projection data BP1 is added to the back projection data Q0 to obtain back projection data Q1. Further, similarly, 2Δα projection data P (m, ψ, 2Δα)
Is back-projected to obtain back-projection data BP2, and back-projection data BP2 is added to back-projection data Q1 to obtain back-projection data Q2. Such addition processing is performed from 0 ° to 10 ° for each Δα to obtain the partial image a1. For example, if Δα is 0.36 °, the partial image a1 is expressed as follows.

【0025】a1 =ΣBPj ここで、Σはjが1から27の総和演算である。この部
分画像a1がメモリ6bに記憶される。
A1 = ΣBPj Here, Σ is a sum operation where j is 1 to 27. This partial image a1 is stored in the memory 6b.

【0026】同様に、回転角度10°から所定の回転角
度範囲内の各投影データが図3に示すような演算処理に
したがって逆投影され、各逆投影データBPが加算され
て得られた部分画像a2 〜a37がメモリ6bに記憶され
る。
Similarly, each projection data within a predetermined rotation angle range from a rotation angle of 10 ° is back-projected according to the arithmetic processing shown in FIG. 3, and a partial image obtained by adding each back-projection data BP is obtained. a2 to a37 are stored in the memory 6b.

【0027】次に、メモリより部分画像a1 〜a36が読
み出され、コンピュータ6aによって次式の演算が行な
われ、画像Aが求められる。そして回転角度360°に
対応する時間でTVモニタ7に360°分の画像Aが表
示される。
Next, the partial images a1 to a36 are read from the memory, and the computer 6a performs the following calculation to obtain the image A. Then, an image A corresponding to 360 ° is displayed on the TV monitor 7 at a time corresponding to the rotation angle of 360 °.

【0028】A=Σai ここで、Σはiが1から36についての総和演算であ
る。次に、次式によって画像Bが求められ、回転角度3
70°に対応する時間でTVモニタ7に360°分の画
像Bが表示される。
A = Σai where Σ is the summation operation for i = 1 to 36. Next, the image B is obtained by the following equation, and the rotation angle 3
An image B corresponding to 360 ° is displayed on the TV monitor 7 at a time corresponding to 70 °.

【0029】B=A−a1 +a37 このような演算処理を行なえば、部分画像a37を作成す
るための54回の加算処理,54回の乗算処理と、画像
Aから部分画像a1 を減算するとともに画像Aに部分画
像a37を加算するという1回の加減算処理とを行なう
のみで、画像Bを求めることができる。従来の装置で
は、画像Bを作成するためにはΔα毎に逆投影データを
減算していたが、本実施例では2つの部分画像を加減算
するのみで良く、少ない計算量で効率良く断層像を再構
成できる。さらに、メモリ6bは投影データを逆投影し
て得られた部分画像を記憶するだけであるので、投影デ
ータを記憶するのに比べて記憶容量は少なくて済み、半
導体メモリによっても実現でき、部分画像の演算を高速
におこなうことができる。
B = A-a1 + a37 By performing such arithmetic processing, 54 addition processings and 54 multiplication processings for forming the partial image a37, the partial image a1 is subtracted from the image A, and the image The image B can be obtained by performing only one addition / subtraction process of adding the partial image a37 to A. In the conventional apparatus, the backprojection data is subtracted for each Δα in order to create the image B. In the present embodiment, however, it is only necessary to add and subtract two partial images, and a tomographic image can be efficiently formed with a small amount of calculation. Can be reconfigured. Further, since the memory 6b only stores a partial image obtained by back-projecting the projection data, the memory 6b requires a smaller storage capacity than storing the projection data, and can be realized by a semiconductor memory. Can be performed at high speed.

【0030】通常の連続回転では毎秒1回転するから、
毎秒36枚の部分画像を得ることができる。したがっ
て、本実施例の場合には毎秒36枚の部分画像を表示す
るから、各部分画像がなめらかに繋がり、リアルタイム
で連続して画像を表示することができる。なお実施例で
はai は10°毎に作成したが、1回転に2秒かかると
すれば、ai を5°ずつ作成すれば、同程度のリアルタ
イム性が確保できる。
In normal continuous rotation, one rotation per second is performed.
36 partial images can be obtained every second. Therefore, in the case of the present embodiment, since 36 partial images are displayed per second, the partial images are smoothly connected, and images can be displayed continuously in real time. In the embodiment, ai is created every 10 °. However, if one rotation takes 2 seconds, if ai is created every 5 °, the same real-time property can be secured.

【0031】次に、本発明の第2の実施形態を説明す
る。前述した第1の実施形態はX線源1を回転角度0°
の位置に設定し、この回転角度0°から連続回転するよ
うにしたが、第2の実施例は、図5に示すように、X線
源1を回転角度25°の位置に設定し、この回転角度2
5°から連続回転するようにしたものである。図6は図
5に示す連続回転において所定の回転角度範囲内で収集
される各投影データを逆投影した各逆投影データを加算
処理することにより部分画像を作成する処理を説明する
ための図である。また、メモリ6bは回転角度25°か
ら連続回転したときにおける各部分画像a3 〜a39を記
憶するものとなっている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the X-ray source 1 is rotated at a rotation angle of 0 °.
In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the X-ray source 1 is set to a position at a rotation angle of 25 °, and the rotation angle is set to 25 °. Rotation angle 2
It is designed to rotate continuously from 5 °. FIG. 6 is a view for explaining a process of creating a partial image by adding back projection data obtained by back projection of projection data collected within a predetermined rotation angle range in the continuous rotation shown in FIG. is there. The memory 6b stores the partial images a3 to a39 at the time of continuous rotation from a rotation angle of 25 °.

【0032】例えば、回転角度25°から連続スキャン
を行なった場合には、第1の実施形態と同様に、コンピ
ュータ6aによって各部分画像を作成する。しかし、こ
こでは、回転角度25°から30°までの投影データを
逆投影した逆投影データを加算することにより部分画像
a3 ’を作成する。次に、回転角度380°から385
°までの投影データを逆投影した逆投影データを加算す
ることにより部分画像a39’を作成する。そして、回
転角度30°から回転角度380°までは、所定の回転
角度範囲内10°で収集される各投影データを逆投影し
た各逆投影データを加算処理することにより部分画像a
4 〜a38をメモリ4bから読み出す。このようにして作
成された各部分画像を次式を用いて夫々加算すると、1
枚の画像Cが作成される。
For example, when continuous scanning is performed from a rotation angle of 25 °, each partial image is created by the computer 6a as in the first embodiment. However, here, the partial image a3 'is created by adding backprojection data obtained by backprojecting the projection data from the rotation angle of 25 ° to 30 °. Next, from a rotation angle of 380 ° to 385
A partial image a39 'is created by adding backprojection data obtained by backprojecting the projection data up to °. Then, from the rotation angle of 30 ° to the rotation angle of 380 °, the partial image a is obtained by adding back projection data obtained by back projection of each projection data collected at 10 ° within a predetermined rotation angle range.
4 to a38 are read from the memory 4b. By adding each partial image created in this way using the following equation, 1
An image C is created.

【0033】C=a3 ’+Σai +a39’ ここで,Σはiが4から38についての総和演算であ
る。このように第2の実施形態においても、360°分
の画像を、少ない計算量で得ることができる。
C = a 3 '+ Σai + a 39' where Σ is a summation operation for i = 4 to 38. As described above, also in the second embodiment, an image corresponding to 360 ° can be obtained with a small amount of calculation.

【0034】次に本発明の第3の実施形態を説明する。
本実施例は逆投影時に投影データに重み関数をかけるこ
とにより、体動によるアーチファクトを低減するもので
ある。第1、第2実施形態では、回転角度0°〜10°
の投影データを逆投影して部分画像a1を求めている
が、第3実施例では0°〜20°の投影データP(m,
ψ,θ)に図7に示すような重み関数ω1(θ)をコン
ボルーション演算して逆投影して得られた部分画像をb
1とする。重み関数ω1(θ)は回転角度θが0°から
10°のときには、ω1 (θ)+ω1 (θ+10°)=
1の関係を満たすものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, artifacts due to body motion are reduced by applying a weight function to projection data at the time of back projection. In the first and second embodiments, the rotation angle is 0 ° to 10 °.
Is back-projected to obtain the partial image a1, but in the third embodiment, the projection data P (m,
{, θ) is a partial image obtained by performing a convolution operation on a weighting function ω1 (θ) as shown in FIG.
Let it be 1. The weighting function ω1 (θ) is ω1 (θ) + ω1 (θ + 10 °) = when the rotation angle θ is 0 ° to 10 °.
1 is satisfied.

【0035】同様に、回転角度θが10°から30°に
ついての投影データP(m,ψ,θ)に重み関数ω1
(θ−10°)をコンボルーション演算し、演算結果を
逆投影することにより、部分画像b2 を作成する。
Similarly, weighting function ω1 is added to projection data P (m, ψ, θ) for rotation angle θ of 10 ° to 30 °.
(Θ−10 °) is subjected to a convolution operation, and the operation result is back-projected to create a partial image b2.

【0036】一般に、回転角度θがn×10°から(n
+2)×10°についての投影データP(m,ψ,θ)
に重み関数ω1(θ−n×10°)をコンボルーション
演算し、演算結果を逆投影することにより部分画像bn
+1 を作成する。ここで、nは整数である。
Generally, when the rotation angle θ is from n × 10 ° to (n
+2) × 10 ° projection data P (m, ψ, θ)
Convolution operation of the weighting function ω1 (θ−n × 10 °) and backprojecting the operation result to obtain the partial image bn
Create +1. Here, n is an integer.

【0037】このような演算処理を行なって作成された
部分画像b1 ,b2 ,…,bn +1を用いて、次式の演
算処理を行なうと、1枚の完全な画像を得ることができ
る。 A’=Σbi ここでΣはiが1から36の総和演算である。
Using the partial images b 1, b 2,..., B n +1 created by performing such arithmetic processing, the following arithmetic processing can be performed to obtain one complete image. A '= Σbi where Σ is the summation operation of i = 1 to 36.

【0038】画像A’は回転角度θが0°から370°
についての投影データP(m,ψ,θ)に次のような重
み関数ω(θ)をコンボルーション演算して逆投影した
画像と等価である。
The image A 'has a rotation angle θ of 0 ° to 370 °.
Is equivalent to a backprojected image obtained by performing a convolution operation on the projection data P (m, ψ, θ) with respect to the following weight function ω (θ).

【0039】ω(θ)=Σω(θ−n×10°) ここで、Σはnが0から35について、θが0°から3
70°についての総和演算である。
Ω (θ) = Σω (θ−n × 10 °) Here, Σ represents a range of n from 0 to 35 and a range of θ from 0 ° to 3
This is a summation operation for 70 °.

【0040】重み関数ω(θ)は図8に示すような関数
である。このような重み関数ω(θ)を用いて回転角度
θが0°から370°についての投影データP(m,
ψ,θ)コンボルーション・逆投影して得られる画像
(A’と等価である)は体動によるアーチファクトが少
ないことが知られている。そのため、Σbiにより得ら
れる本実施例の断層像A’もアーチファクトの影響を受
けないことがわかる。
The weight function ω (θ) is a function as shown in FIG. Using such a weighting function ω (θ), the projection data P (m,
It is known that an image (equivalent to A ′) obtained by (ψ, θ) convolution and back projection has few artifacts due to body motion. Therefore, it is understood that the tomographic image A ′ of the present embodiment obtained by Δbi is not affected by the artifact.

【0041】前述した第1の実施形態において作成され
る画像Bと同様の回転角度370°における画像B’は
第3の実施形態においては次式によって作成される。 B’=A’−b1 +b37 上式によって作成される画像B’も回転角度10°から
380°についての投影データP(m,ψ,θ)に重み
関数ω1 (θ−10°)をコンボルーション演算し、演
算結果を逆投影することにより作成された画像と等価で
ある。
In the third embodiment, an image B ′ at a rotation angle of 370 ° similar to the image B created in the first embodiment described above is created by the following equation. B '= A'-b1 + b37 The image B' created by the above equation also convolves the weighting function ω1 (θ-10 °) with the projection data P (m, ψ, θ) for the rotation angle from 10 ° to 380 °. It is equivalent to an image created by calculating and backprojecting the result of the calculation.

【0042】このように第3の実施形態においては、重
み関数を用いて部分画像b1 ,b2,…を作成しこれら
の部分画像を加算することにより1枚の画像を作成する
ので、前述した第1の実施例と同様な効果を有する。さ
らに第3の実施形態は、患者の体動によって生じる画像
上のアーチファクトを軽減できる利点がある。
As described above, in the third embodiment, the partial images b1, b2,... Are created using the weighting function, and these partial images are added to create one image. This has the same effect as the first embodiment. Further, the third embodiment has an advantage that artifacts on an image caused by a patient's body movement can be reduced.

【0043】なお、重み関数として、例えば図9に示す
ような重み関数ω2 (θ)であっても良い。この重み関
数ω2 (θ)は、回転角度θが0°からβの場合は、ω
2 (θ)={1−cos(θπ/β)}/2であり、回
転角度θがβからΔαの場合は、ω2(θ)=1であ
り、回転角度θがΔαからΔα+βの場合は、ω2
(θ)=1−ω(θ−Δα)であり、回転角度θが上記
以外の値である場合は、ω2(θ)=0である。
The weight function may be, for example, a weight function ω 2 (θ) as shown in FIG. This weight function ω2 (θ) is expressed as ω when the rotation angle θ is from 0 ° to β.
2 (θ) = {1−cos (θπ / β)} / 2, when the rotation angle θ is from β to Δα, ω2 (θ) = 1, and when the rotation angle θ is from Δα to Δα + β, , Ω2
(Θ) = 1−ω (θ−Δα), and when the rotation angle θ is a value other than the above, ω2 (θ) = 0.

【0044】このω2 (θ)は、ω2 (θ)+ω2 (θ
−Δα)=1を満たす。この場合に部分画像b1 は、回
転角度θが0°からΔα+βについての投影データP
(m,ψ,θ)に重み関数ω2 (θ)をコンボルーショ
ン演算して、演算結果を逆投影することにより作成され
る。一般に、部分画像bk は、回転角度θが(k−1)
ΔαからkΔα+βについての投影データP(m,ψ,
θ)重み関数ω2 {θ−(k−1)Δα}をコンボルー
ション演算して演算結果を逆投影することにより作成さ
れる。
This ω2 (θ) is ω2 (θ) + ω2 (θ
-Δα) = 1. In this case, the partial image b1 is the projection data P for the rotation angle θ of 0 ° to Δα + β.
It is created by performing a convolution operation on the weight function ω2 (θ) for (m, ψ, θ) and backprojecting the operation result. Generally, the partial image bk has a rotation angle θ of (k-1)
The projection data P (m, ψ,
θ) is created by performing a convolution operation on the weight function ω2 {θ- (k-1) Δα} and backprojecting the operation result.

【0045】このような重み関数ω2 (θ)を用いて作
成した部分画像を加算して得た断層像も体動によるアー
チファクトの少ないものである。本発明は上述した実施
形態に限定されず、種々変形して実施可能である。例え
ば、放射線としてX線を用いたが、γ線を用いてもよ
い。また、再構成は360゜の投影データを用いるフル
再構成を説明したが、180゜+ファン角度の投影デー
タに基づくハーフ再構成を行なってもよい。いわゆる第
3世代のコンピュータ断層撮影装置を説明したが、第4
世代、第5世代の装置にも適用可能である。さらに、パ
ルスX線に限らず、連続X線を用いてもよい。
A tomographic image obtained by adding partial images created using such a weighting function ω 2 (θ) also has less artifact due to body motion. The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented with various modifications. For example, although X-rays are used as radiation, γ-rays may be used. Although the reconstruction has been described as the full reconstruction using the projection data of 360 °, the half reconstruction may be performed based on the projection data of 180 ° + fan angle. The so-called third-generation computed tomography apparatus has been described.
It is also applicable to the generation and fifth generation devices. Further, not limited to pulsed X-rays, continuous X-rays may be used.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、連続スキャンにより得
られたデータから連続的に、しかもほぼリアルタイムで
断層像を再構成することができる簡単な構成のコンピュ
ータ断層撮影装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a computer tomography apparatus having a simple configuration capable of reconstructing a tomographic image continuously and almost in real time from data obtained by continuous scanning.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るコンピュータ断層撮影装置の第1
実施形態を示す概略構成図。
FIG. 1 shows a first example of a computed tomography apparatus according to the present invention.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an embodiment.

【図2】X線源及び検出器の連続回転により収集される
投影データPを示す図。
FIG. 2 is a diagram showing projection data P acquired by continuous rotation of an X-ray source and a detector.

【図3】投影データを逆投影した逆投影データの加算処
理を説明するための図。
FIG. 3 is a diagram for explaining an addition process of backprojection data obtained by backprojecting projection data.

【図4】所定の回転角度範囲内で収集される投影データ
を逆投影した逆投影データを加算することにより部分画
像を作成する処理を説明するための図。
FIG. 4 is a diagram for explaining a process of creating a partial image by adding backprojection data obtained by backprojecting projection data collected within a predetermined rotation angle range.

【図5】任意の角度から連続スキャンを行なった場合の
回転角度を示す図。
FIG. 5 is a diagram illustrating a rotation angle when a continuous scan is performed from an arbitrary angle.

【図6】図5に示す連続回転において所定の回転角度範
囲内で収集される投影データを逆投影した逆投影データ
を加算することにより部分画像を作成する処理を説明す
るための図。
FIG. 6 is a view for explaining a process of creating a partial image by adding backprojection data obtained by backprojecting projection data collected within a predetermined rotation angle range in the continuous rotation shown in FIG. 5;

【図7】投影データを逆投影する際に用いられる重み関
数ω1(θ)の一例を示す図。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a weight function ω1 (θ) used when back-projecting projection data.

【図8】重み関数ω0(θ)を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a weight function ω0 (θ).

【図9】重み関数ω2 (θ)を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a weighting function ω2 (θ).

【図10】従来のコンピュータ断層撮影装置による画像
の再構成処理を説明するための図。
FIG. 10 is a view for explaining image reconstruction processing by a conventional computed tomography apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…X線源、2…被検体、3…検出器、4…DAS、6
…再構成部、7…TVモニタ、11…マルチプレクサ、
12…A/D、FB…X線ビーム、PD…投影データ、
BP…逆投影データ。
REFERENCE SIGNS LIST 1 X-ray source, 2 subject, 3 detector, 4 DAS, 6
... reconstruction unit, 7 ... TV monitor, 11 ... multiplexer,
12: A / D, FB: X-ray beam, PD: projection data,
BP: Back projection data.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 6/00 - 6/14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) A61B 6/00-6/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 投影方向を周期的に変化させながら被検
体に関する投影データを収集し、所定の角度範囲分の投
影データから部分画像を再構成して断層像を構成するの
に必要なn枚の部分画像を得るコンピュータ断層撮影装
置において、 投影方向が所定角度変化する毎にその変化分の部分画像
を再構成し、当該変化分の部分画像を含む最新のn枚の
部分画像から構成される断層像を順次生成する画像生成
手段を備えることを特徴とするコンピュータ断層撮影装
置。
1. An imaging device comprising: a projection data acquisition unit that collects projection data on a subject while periodically changing a projection direction, and reconstructs a partial image from projection data for a predetermined angle range to form a tomographic image; In the computed tomography apparatus for obtaining a partial image of the above, each time the projection direction changes by a predetermined angle, a partial image of the change is reconstructed, and the partial image is composed of the latest n partial images including the partial image of the change A computer tomography apparatus, comprising: an image generating unit that sequentially generates tomographic images.
【請求項2】 前記所定角度変化する毎に、前記画像生
成手段により生成された断層像を順次更新して表示する
表示手段を更に備えることを特徴とする請求項1記載の
コンピュータ断層撮影装置。
2. The computer tomography apparatus according to claim 1, further comprising display means for sequentially updating and displaying the tomographic image generated by said image generating means each time said predetermined angle changes.
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