JPH06181918A - Transmission type three-dimenisonal tomograph - Google Patents
Transmission type three-dimenisonal tomographInfo
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- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、放射線源から被写体に
放射線を照射し、被写体を透過した放射線の透過率分布
の投影像に対して逆投影法を適用することにより、被写
体の三次元断層画像を再構成する透過型三次元断層撮影
装置に関し、特に、計測時間及びデータ処理時間の大幅
な短縮化と処理精度の向上を図った透過型三次元断層撮
影装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention applies a back projection method to a three-dimensional slice of a subject by irradiating the subject with radiation from a radiation source and applying a back projection method to a projected image of the transmittance distribution of the radiation transmitted through the subject. The present invention relates to a transmission-type three-dimensional tomography apparatus for reconstructing an image, and particularly to a transmission-type three-dimensional tomography apparatus in which measurement time and data processing time are significantly shortened and processing accuracy is improved.
【0002】[0002]
【従来の技術】最も典型的な従来の透過型二次元断層撮
影装置として、臨床医学等の分野に適用されているX線
断層撮影装置(以下、X線CT装置という)が知られて
いる。かかるX線CT装置の基本原理を図14に基いて
説明すると、患者等の被写体1を挟むようにして、線状
又は弧状の検出器2とX線管3とが対向配置され、X線
管3から放射されて被写体1を透過してきた透過X線の
強度を検出器2が検出する。即ち、X線管3のX線放射
部(焦点)と、検出器2の長手方向sに沿って設けられ
た検出部とを同時に含むx−y直交座標における仮想断
面をAR、x−y座標に対して直交し且つ被写体1の中
心を通る軸方向をz座標軸とすると、検出器2の検出部
において測定されるX線の強度は、仮想断面ARに沿っ
て被写体1内部の各部分を透過してきた透過X線のX線
透過率に相当する。かかるX線透過率の測定データ群に
適当な対数変換を施すことによって、X線ビームに沿っ
た被写体のX線吸収係数の総和(積分値)に変換され
る。かかるX線吸収係数の積分値に関する測定データは
投影データと呼ばれている。更に、検出器2とX線管3
の対向関係を一定にしたままで、これらの機器2,3又
は被写体1の一方をz座標軸を中心に相対的に一回転さ
せながら各回転方向φについての投影データ群を測定す
ることにより、全方位における投影データを測定するよ
うになっている。そして、これらの全方位に関する投影
データ群について、所定のコンピュータ演算処理を行う
ことにより、被写体1のX線吸収係数に関する二次元断
層画像を再構成する。2. Description of the Related Art As the most typical conventional transmission type two-dimensional tomography apparatus, an X-ray tomography apparatus (hereinafter referred to as X-ray CT apparatus) which is applied to the field of clinical medicine is known. The basic principle of such an X-ray CT apparatus will be described with reference to FIG. 14. A linear or arc-shaped detector 2 and an X-ray tube 3 are arranged to face each other so as to sandwich a subject 1 such as a patient. The detector 2 detects the intensity of the transmitted X-ray that has been emitted and transmitted through the subject 1. That is, an imaginary cross section in the xy orthogonal coordinates including the X-ray emitting portion (focus) of the X-ray tube 3 and the detecting portion provided along the longitudinal direction s of the detector 2 at the same time is represented by AR and xy coordinates. Assuming that the z-axis is an axial direction that is orthogonal to and that passes through the center of the subject 1, the intensity of the X-ray measured by the detection unit of the detector 2 is transmitted through each portion inside the subject 1 along the virtual cross section AR. It corresponds to the X-ray transmittance of transmitted X-rays. An appropriate logarithmic conversion is applied to the measurement data group of the X-ray transmittance to convert it into the sum (integral value) of the X-ray absorption coefficients of the subject along the X-ray beam. The measurement data regarding the integral value of the X-ray absorption coefficient is called projection data. Furthermore, the detector 2 and the X-ray tube 3
While keeping the facing relationship constant, the projection data group in each rotation direction φ is measured by rotating one of the devices 2 and 3 or the subject 1 relatively around the z coordinate axis. It is designed to measure projection data in azimuth. Then, a two-dimensional tomographic image regarding the X-ray absorption coefficient of the subject 1 is reconstructed by performing a predetermined computer calculation process on the projection data group regarding all the azimuths.
【0003】ここで、かかる再構成を行うためには、一
般に、重畳積分逆投影法あるいはフィルタ逆投影法が適
用されている。即ち、図15に示すように、z座標軸上
のある位置に在る仮想断面ARにおいてx−y座標軸に
対して方位φ1からX線が透過した場合の投影データの
分布をPAR(s,φ1)とすると、まず、次式(1)に
示すように、再構成フィルタと呼ばれるフィルタ関数g
0 (s)をPAR(s,φ1)に重畳積分し、これによっ
て得られた新たな投影データQAR(s,φ1)を求め
る。Here, in order to perform such reconstruction, a superposition integral backprojection method or a filter backprojection method is generally applied. That is, as shown in FIG. 15, the distribution of the projection data when the X-ray is transmitted from the azimuth φ1 with respect to the xy coordinate axis in the virtual cross section AR at a certain position on the z coordinate axis is P AR (s, φ1). ), First, as shown in the following equation (1), a filter function g called a reconstruction filter g
0 (s) is superimposed and integrated on P AR (s, φ1), and new projection data Q AR (s, φ1) obtained by this is obtained.
【0004】[0004]
【数1】 [Equation 1]
【0005】尚、上記式(1)中の*は重畳積分演算子
を意味する。又、フィルタ関数g0(s)は、シェップ
・ローガン(Shepp-Logan )のフィルタが一般的に適用
されている。そして、仮想断面ARにおける残余の方位
φ2,φ3…φn毎に新たな投影データQAR(s,φ
2),QAR(s,φ3)…QAR(s,φn)も同様にし
て求め、これらのデータをX線ビームの方向に沿って逆
投影することによって仮想断面ARにおける二次元断層
画像を構成する。Incidentally, * in the above equation (1) means a superposition integral operator. As the filter function g 0 (s), a Shepp-Logan filter is generally applied. Then, new projection data Q AR (s, φ) is generated for each of the remaining azimuths φ2, φ3, ... φn in the virtual section AR.
2), Q AR (s, φ3) ... Q AR (s, φn) are obtained in the same manner, and these data are back-projected along the direction of the X-ray beam to obtain a two-dimensional tomographic image at the virtual cross section AR. Constitute.
【0006】尚、上記は一つの仮想断面ARについての
断層画像を求めるものであるが、この装置を用いて被写
体1の三次元的な分布を求めるためには、装置(検出器
2とX線管3)又は被写体1を支えているベッドを相対
移動させることにより、多層について二次元断層画像を
求めている。Although the above is to obtain a tomographic image for one virtual cross section AR, in order to obtain the three-dimensional distribution of the subject 1 using this apparatus, an apparatus (detector 2 and X-ray) is used. By moving the tube 3) or the bed supporting the subject 1 relatively, a two-dimensional tomographic image is obtained for the multiple layers.
【0007】又、ヘリキャルスキャン方式、即ち、被写
体1を中心にしてその周囲を装置(検出器2とX線管
3)を螺旋軌道に沿って移動させたり、これとは逆に、
固定された装置(検出器2とX線管3)内で被写体1を
回転させつつz軸に沿って移動させることによって、実
質的に装置が螺旋軌道に沿って移動するように制御する
ことで、被写体1の多層について二次元断層画像を求め
るようにしている。[0007] Further, the helicopter scan method, that is, the apparatus (detector 2 and X-ray tube 3) is moved around the subject 1 along a spiral orbit, or conversely,
By rotating the subject 1 along the z-axis while rotating it in the fixed device (the detector 2 and the X-ray tube 3), the device is controlled to move substantially along the spiral orbit. A two-dimensional tomographic image is obtained for multiple layers of the subject 1.
【0008】ところが、この従来の技術によれば、高精
細な三次元断層画像を再構成しようとすれば、z座標軸
に沿って細かな間隔で検出器2とX線管3又は被写体1
を相対移動させつつ投影データP(s,φ)を測定する
必要があるので、計測に長時間を要するという問題があ
った。However, according to this conventional technique, if a high-definition three-dimensional tomographic image is to be reconstructed, the detector 2 and the X-ray tube 3 or the subject 1 are finely spaced along the z coordinate axis.
Since it is necessary to measure the projection data P (s, φ) while moving relative to, there is a problem that the measurement takes a long time.
【0009】そこで、更に改良・進化したX線CT装置
が提案された。かかるX線CT装置は円形軌道コーンビ
ームCTと呼ばれ、図16に示すように、被写体4を挟
むようにして、X線イメージインテンシファイア(X線
II)等の二次元像検出器5と、コーン状にX線を放射
するX線管6とを備え、このコーン状のX線照射範囲内
に常に被写体4を存在させるように構成されている。即
ち、X線管6からコーン状に放射されて被写体4を透過
してきた透過X線の透過率を二次元像検出器5が二次元
的に検出するようになっている。そして、被写体4の中
心を通るz座標軸を中心とする円軌道に沿って、X線管
6と二次元像検出器5を被写体4に対して相対回転させ
ることにより全方位における二次元投影データを測定
し、更に上記逆投影法を三次元に適用してコンピュータ
演算処理を行うことによって被写体4の三次元断層画像
を再構成する。Therefore, a further improved and advanced X-ray CT apparatus has been proposed. Such an X-ray CT apparatus is called a circular orbit cone beam CT, and as shown in FIG. 16, a two-dimensional image detector 5 such as an X-ray image intensifier (X-ray II) and a cone are arranged so as to sandwich the subject 4. And an X-ray tube 6 that radiates X-rays in a circular shape, and is configured so that the subject 4 is always present within this cone-shaped X-ray irradiation range. That is, the two-dimensional image detector 5 two-dimensionally detects the transmittance of the transmitted X-rays that have been emitted from the X-ray tube 6 in a cone shape and transmitted through the subject 4. Then, the X-ray tube 6 and the two-dimensional image detector 5 are relatively rotated with respect to the subject 4 along a circular orbit centered on the z coordinate axis passing through the center of the subject 4, thereby obtaining the two-dimensional projection data in all directions. A three-dimensional tomographic image of the subject 4 is reconstructed by measuring and further applying the above-mentioned backprojection method to the three-dimensional computer processing.
【0010】かかる円形軌道コーンビームCTの三次元
画像再構成法としてはフェルドカンプ(Feldkamp)の方
法が代表的であり、二次元像検出器5の検出する二次元
投影データP(s,h,φ)に対して2次元荷重を乗じ
て補正し、方向s(z座標軸に対して直交する方向)に
ついて上記式(1)と同様の重畳積分を行い、この結果
得られる新たな投影データQ(s,h,φ)をX線放射
方向とは逆の方向へに沿って三次元的に逆投影する方法
である。The Feldkamp method is typical as a three-dimensional image reconstruction method of such a circular orbit cone beam CT, and the two-dimensional projection data P (s, h, φ) is corrected by multiplying it by a two-dimensional load, the same superposition integral as in the above equation (1) is performed in the direction s (direction orthogonal to the z coordinate axis), and new projection data Q ( s, h, φ) is three-dimensionally back-projected along the direction opposite to the X-ray radiation direction.
【0011】この方法によれば、コーン状に放射される
X線(以下、X線コーンビームという)のz座標軸方向
の最大視野角度θが比較的小さければ、図14に示した
X線CT装置による二次元断層画像を三次元の再構成に
近似・拡張して、比較的簡単に三次元断層画像の再構成
を実現することができる。According to this method, if the maximum viewing angle θ of the cone-shaped X-rays (hereinafter referred to as X-ray cone beam) in the z-coordinate axis direction is relatively small, the X-ray CT apparatus shown in FIG. By approximating and extending the two-dimensional tomographic image by 3D reconstruction, the reconstruction of the three-dimensional tomographic image can be realized relatively easily.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記円形軌道
コーンビームCTにあっては、次のような問題点があっ
た。即ち、X線コーンビームのz座標軸方向における最
大視野角度θが大きい場合には上記近似精度が低下して
精細な断層画像を再構築することができない。特に、最
大視野角度θを大きく設定した場合には、z座標軸の両
端近くの仮想断面ARを透過するX線の透過方向と該仮
想断面ARとの成す角度が大きくなるので、その投影デ
ータP(s,h,φ)は一つの仮想断面ARを透過して
きた透過X線のみに基いて得られるのではなく、複数の
仮想断面を斜め方向から透過してきた透過X線に基いて
得られることとなる。この結果、各断層画像の干渉(ク
ロストーク)を生じて、再構成画像に歪みを生じる問題
があった。However, the above circular orbit cone beam CT has the following problems. That is, when the maximum viewing angle θ of the X-ray cone beam in the z-coordinate axis direction is large, the above-mentioned approximation accuracy is lowered and a fine tomographic image cannot be reconstructed. In particular, when the maximum viewing angle θ is set large, the angle between the transmission direction of X-rays transmitted through the virtual cross section AR near both ends of the z coordinate axis and the virtual cross section AR becomes large, and therefore the projection data P ( s, h, φ) is not obtained based on only the transmitted X-rays transmitted through one virtual cross section AR, but is obtained based on the transmitted X-rays transmitted through a plurality of virtual cross sections obliquely. Become. As a result, there has been a problem that interference (crosstalk) occurs in each tomographic image and the reconstructed image is distorted.
【0013】一般論として、円形軌道コーンビームCT
の様に、X線コーンビームの頂点(X線管の焦点)が一
つの円軌道に沿って回転する場合には、正確な三次元断
層画像を再構成することはできないことが知られてい
る。例えば、スミスの文献(Smith BD: Image reconstr
uction from cone-beam projections: Necessary and s
ufficient conditions and reconstruction methods. I
EEE Trans.Med.Image. MI-4:14-25, 1985.)によれば、
「三次元断層画像が決定できる十分条件は被写体中のあ
らゆる点を通る任意の平面を考えたとき、その平面上に
コーンビームの頂点が必ず存在すること」が、三次元断
層画像を再構成するための条件であるとしている。した
がって、図16に示すように、二次元像検出器5とX線
管6を一つの円軌道に沿って一回転させただけでは精度
の良い三次元断層画像の再構成を実現することができな
い。In general terms, circular orbit cone beam CT
It is known that an accurate three-dimensional tomographic image cannot be reconstructed when the apex of the X-ray cone beam (focal point of the X-ray tube) rotates along one circular orbit as shown in FIG. . For example, Smith's literature (Smith BD: Image reconstr
auction from cone-beam projections: Necessary and s
ufficient conditions and reconstruction methods. I
According to EEE Trans.Med.Image. MI-4: 14-25, 1985.)
"The sufficient condition for determining a three-dimensional tomographic image is that when the arbitrary plane that passes through all points in the subject is considered, the vertex of the cone beam must exist on that plane." This is a condition for. Therefore, as shown in FIG. 16, accurate one-dimensional reconstruction of a three-dimensional tomographic image cannot be realized only by rotating the two-dimensional image detector 5 and the X-ray tube 6 once along one circular orbit. .
【0014】そこで、この問題を解決するために、図1
7(a)あるいは(b)に示すように、二次元像検出器
5とX線管6を2つの円軌道に沿って回転させながら各
方向における二次元投影データを測定する方法や(図1
7ではX保管の焦点の軌道を表わしている)、同図
(c)に示すように二次元像検出器5とX線管6を1つ
の円軌道とz座標軸に沿って移動させながら各方向にお
ける二次元投影データを測定する方法、あるいは同図
(d)に示すように二次元像検出器5とX線管6を螺旋
状の軌道に沿って移動させながら各方向における二次元
投影データを測定する方法等が提案され、更にこれらの
測定手法によって得られた二次元投影データを基に、例
えば、三次元ラドン変換(Radon transform )を適用す
ることで三次元断層画像の再構成を実現しようとする提
案があるが、複雑で膨大な計算処理を要するので実用に
供するには多くの問題がある。Therefore, in order to solve this problem, FIG.
7 (a) or 7 (b), a method of measuring two-dimensional projection data in each direction while rotating the two-dimensional image detector 5 and the X-ray tube 6 along two circular orbits (see FIG. 1).
7 shows the orbit of the focal point of X storage), while moving the two-dimensional image detector 5 and the X-ray tube 6 along one circular orbit and the z coordinate axis as shown in FIG. Method for measuring the two-dimensional projection data, or the two-dimensional projection data in each direction while moving the two-dimensional image detector 5 and the X-ray tube 6 along a spiral trajectory as shown in FIG. A method of measurement is proposed, and based on the two-dimensional projection data obtained by these measurement methods, for example, by applying a three-dimensional Radon transform, it will be possible to reconstruct a three-dimensional tomographic image. However, there are many problems in putting it to practical use because it requires complicated and huge calculation processing.
【0015】特に、図18に示すように、被写体1の一
部がX線コーンビームの領域からはみ出す場合には、被
写体1に対する検出器5とX線管6の走査位置に応じて
X線が部分的にしか照射されない部分(図中の斜線部分
U)が発生し、かかる部分Uの投影データが画像間のク
ロストークを招くので、測定部分の正確な画像再構成を
実現することが極めて困難であった。かかる場合は、人
体の断層画像を測定するような場合に通常に起こること
であり特殊な場合ではないので、実用上解決が望まれて
いた。In particular, as shown in FIG. 18, when a part of the subject 1 protrudes from the area of the X-ray cone beam, X-rays are emitted depending on the scanning positions of the detector 5 and the X-ray tube 6 with respect to the subject 1. Since a part that is only partially illuminated (hatched part U in the figure) occurs and the projection data of such part U causes crosstalk between images, it is extremely difficult to realize accurate image reconstruction of the measurement part. Met. Such a case usually occurs when measuring a tomographic image of a human body and is not a special case. Therefore, a practical solution has been desired.
【0016】本発明はこのような従来の課題に鑑みて成
されたものであり、比較的簡単な投影データ測定方法と
二次元断層画像再構成アルゴリズムを有効に拡張して、
画像歪みやクロストーク等が少なく高精細な三次元断層
画像の再構成を実現することができる透過型三次元断層
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 conventional problems, and effectively expands a relatively simple projection data measuring method and a two-dimensional tomographic image reconstruction algorithm,
An object of the present invention is to provide a transmission type three-dimensional tomography apparatus capable of realizing high-definition three-dimensional tomographic image reconstruction with little image distortion and crosstalk.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、被写体に対して、放射線を任意の視
野角でコーン状に放射する放射線源と、該被写体内を透
過した透過放射線を二次元的に検出することにより、二
次元投影データを発生する像検出手段と、該放射線及び
像検出手段又は被写体のいずれか一方を螺旋状の軌道又
は複数の円状の軌道に沿って相対回転させつつ該軌道面
と直交する方向に相対移動出来る駆動手段と、上記放射
線源が上記被写体全体を包含する広視野角のコーン状の
放射線を放射させた状態で、上記駆動手段が上記相対回
転駆動を行うときに、所定の回転角毎に上記像検出手段
が検出する第1の二次元投影データを入力し、第1の二
次元投影データに所定の再構成フィルタを重畳積分して
得られる新たな二次元投影データに基いて、予め設定さ
れている複数のスライス断面に対応する逆投影画像を形
成すると共に、逆投影画像の所定の高周波成分に基いて
各々のスライス断面に対応する二次元断層画像を再構成
する広角度データ解析手段と、上記放射線源が上記被写
体の一部分に対して放射させた状態で、上記駆動手段が
上記相対回転駆動及び上記相対移動を行うときに、所定
の回転角毎に上記像検出手段が検出する第2の二次元投
影データを入力し、第2の二次元投影データに所定の再
構成フィルタを重畳積分して得られる新たな二次元投影
データに基いて、予め設定されている複数のスライス断
面に対応する逆投影画像を形成すると共に、逆投影画像
の所定の低周波成分に基いて各々のスライス断面に対応
する二次元断層画像を再構成する狭角度データ解析手段
と、上記広角度データ解析手段と狭角度データ解析手段
で再構成された上記両二次元断層画像を加算合成して三
次元断層画像を構成する構成処理手段と具備する構成と
した。In order to achieve such an object, the present invention relates to a radiation source that radiates radiation to a subject in a cone shape at an arbitrary viewing angle, and a transmission transmitted through the subject. Image detecting means for generating two-dimensional projection data by detecting radiation two-dimensionally, and one of the radiation and the image detecting means or the object is arranged along a spiral orbit or a plurality of circular orbits. Driving means capable of relatively moving in a direction orthogonal to the orbital plane while rotating relative to each other, and the driving means relative to each other in a state where the radiation source emits cone-shaped radiation having a wide viewing angle including the entire subject. When the rotational drive is performed, the first two-dimensional projection data detected by the image detecting means is input for each predetermined rotation angle, and a predetermined reconstruction filter is superposed and integrated on the first two-dimensional projection data. Two new Based on the original projection data, a backprojection image corresponding to a plurality of preset slice sections is formed, and a two-dimensional tomographic image corresponding to each slice section is formed based on a predetermined high frequency component of the backprojection image. When the drive means performs the relative rotation drive and the relative movement in a state in which the wide-angle data analysis means to be reconstructed and the radiation source irradiate a part of the subject, at every predetermined rotation angle. The second two-dimensional projection data detected by the image detecting means is input, and preset based on new two-dimensional projection data obtained by superimposing and integrating a predetermined reconstruction filter on the second two-dimensional projection data. A backprojection image corresponding to a plurality of slice sections is formed, and a two-dimensional tomographic image corresponding to each slice section is reconstructed based on a predetermined low-frequency component of the backprojection image. Degree data analyzing means, and configuration processing means for adding and synthesizing the two-dimensional tomographic images reconstructed by the wide-angle data analyzing means and the narrow-angle data analyzing means to form a three-dimensional tomographic image. .
【0018】又、被写体に対し該被写体の全体を包含す
る広視野角のコーン状の放射線を放射する放射線源と、
該被写体内を透過した透過放射線を二次元的に検出する
ことにより、二次元投影データを発生する像検出手段
と、該放射線源と像検出手段を被写体の所定原点を中心
として所定方向に対向移動させつつ、該被写体に対して
該放射線源及び像検出手段を螺旋状の軌道又は複数の円
状の軌道にそって相対回転出来る駆動手段と、上記相対
回転によって上記像検出手段が検出する所定回転角毎に
得られる第1の二次元投影データを入力し、第1の二次
元投影データに所定の再構成フィルタを重畳積分して得
られる新たな二次元投影データに基いて、予め設定され
ている複数のスライス断面に対応する逆投影画像を形成
すると共に、逆投影画像の所定の高周波成分に基いて各
々のスライス断面に対応する二次元断層画像を再構成す
る広角度データ解析手段と、上記二次元投影データの
内、予め決められた複数のスライス断面に対して略水平
に透過した各スライス断面に対応する第2の二次元投影
データを入力し、第2の二次元投影データに所定の再構
成フィルタを重畳積分して得られる新たな二次元投影デ
ータに基いて、予め設定されている複数のスライス断面
に対応する逆投影画像を形成すると共に、逆投影画像の
所定の低周波成分に基いて各々のスライス断面に対応す
る二次元断層画像を再構成する狭角度データ解析手段
と、上記広角度データ解析手段と狭角度データ解析手段
で再構成された上記両二次元断層画像を加算合成して三
次元断層画像を再構成する構成処理手段とを具備する構
成とした。Further, a radiation source for radiating a cone-shaped radiation having a wide viewing angle and covering the entire subject,
An image detecting unit that generates two-dimensional projection data by two-dimensionally detecting the transmitted radiation that has passed through the subject, and the radiation source and the image detecting unit are opposed to each other in a predetermined direction around a predetermined origin of the subject. And a rotation means for rotating the radiation source and the image detecting means relative to the object along a spiral orbit or a plurality of circular orbits, and a predetermined rotation detected by the image detecting means by the relative rotation. Based on new two-dimensional projection data obtained by inputting the first two-dimensional projection data obtained for each angle and superimposing and integrating a predetermined reconstruction filter on the first two-dimensional projection data. Wide-angle data analysis that forms backprojection images corresponding to multiple slice sections and reconstructs two-dimensional tomographic images corresponding to each slice section based on predetermined high-frequency components of the backprojection images A second step, and second 2D projection data corresponding to each slice section that is transmitted substantially horizontally with respect to a plurality of predetermined slice sections among the 2D projection data. Based on new two-dimensional projection data obtained by superimposing and integrating a predetermined reconstruction filter on the data, a backprojection image corresponding to a plurality of preset slice sections is formed, and a predetermined backprojection image Narrow angle data analyzing means for reconstructing a two-dimensional tomographic image corresponding to each slice section based on low frequency components, and the two-dimensional tomographic images reconstructed by the wide angle data analyzing means and the narrow angle data analyzing means. A configuration processing unit configured to reconstruct a three-dimensional tomographic image by adding and synthesizing images is configured.
【0019】又、上記二次元投影データの高低周波成分
について上記再構成フィルタの重畳積分を行った後、逆
投影画像を求めるように構成した。Further, the high-low frequency components of the two-dimensional projection data are subjected to the superposition integration of the reconstruction filter, and then the backprojected image is obtained.
【0020】又、上記二次元投影データに高低周波成分
の弁別処理及び再構成フィルタの重畳積分処理を同時に
行うフィルタ関数を適用し、その後、逆投影画像を求め
るように構成した。Further, a filter function for simultaneously performing the discrimination processing of high and low frequency components and the superposition integration processing of the reconstruction filter is applied to the above two-dimensional projection data, and then the backprojected image is obtained.
【0021】又、上記広角度データ解析手段における逆
投影操作においては、新たな二次元投影データを予め設
定されているスライス断面に逆投影する際の書込み濃度
分布関数を重畳するようにした。Further, in the backprojection operation in the wide-angle data analysis means, the writing density distribution function used when backprojecting new two-dimensional projection data onto a preset slice section is superimposed.
【0022】[0022]
【作用】このような構成を有する本発明によれば、再構
成される画像の高周波成分と低周波成分は夫々別個に処
理され、広視野角の放射線が被写体を透過したときに得
られる投影データによって高周波成分を、狭視野角の放
射線が被写体を透過したときに得られる投影データによ
って低周波成分を再構成した後、これらを合成して三次
元断層画像を再構成するので、従来の円形軌道コーンビ
ームCTにおけるフェルドカンプ法のように、画像のク
ロストークによる画像歪を著しく低減することができ
る。According to the present invention having such a configuration, the high-frequency component and the low-frequency component of the reconstructed image are processed separately, and the projection data obtained when the radiation with a wide viewing angle passes through the object. The high-frequency component is reconstructed by reconstructing the low-frequency component by the projection data obtained when radiation with a narrow viewing angle passes through the subject, and then these are combined to reconstruct a three-dimensional tomographic image. Like the Feldkamp method in cone beam CT, image distortion due to image crosstalk can be significantly reduced.
【0023】又、この方法はフェルドカンプ法と同様に
従来の二次元断層画像再構成法を拡張して三次元断層画
像を再構成するものであり、比較的簡単なアルゴリズム
に基いている。この結果、コンピュータシステムを適用
する等の場合に装置規模の低減化及び処理速度の向上を
図ることができる。Further, this method is an extension of the conventional two-dimensional tomographic image reconstruction method to reconstruct a three-dimensional tomographic image similarly to the Feldkamp method, and is based on a relatively simple algorithm. As a result, it is possible to reduce the scale of the apparatus and improve the processing speed when applying a computer system.
【0024】更に、広視野角の放射線の透過によって得
られる投影データは、予め設定されている複数のスライ
ス断面に対して傾斜方向に沿って逆投影されるが、かか
るスライス断面と逆投影ビームの交差する書込み濃度分
布関数によって投影データを補正するので、実際に即し
てより精度の良い三次元断層画像を再構成することがで
きる。Further, the projection data obtained by transmitting radiation with a wide viewing angle is backprojected along a tilt direction with respect to a plurality of preset slice sections. Since the projection data is corrected by the writing density distribution function that intersects, it is possible to reconstruct a three-dimensional tomographic image with higher accuracy in actuality.
【0025】[0025]
【実施例】以下、本発明による一実施例を図面と共に説
明する。かかる実施例はX線源から被写体に対してX線
コーンビームを放射し、被写体を透過した透過X線を二
次元検出装置によって測定することによって二次元的に
投影データを得、この二次元投影データから三次元断層
画像を再構成する形式の透過型三次元断層撮影装置に関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, an X-ray cone beam is emitted from an X-ray source to a subject, and transmitted X-rays transmitted through the subject are measured by a two-dimensional detection device to obtain projection data in two dimensions, and this two-dimensional projection is performed. The present invention relates to a transmission type three-dimensional tomography apparatus of a type that reconstructs a three-dimensional tomographic image from data.
【0026】まず、図1に基いて、装置の全体構成を説
明すると、患者等の被写体10を支持する試料台11
と、試料台11を鉛直方向(上下方向)zに移動させる
ことによって被写体10も同座標軸zに沿って上下移動
させると共に、座標軸zを中心にして試料台11を回転
駆動することによって被写体10を回転させる駆動装置
12とが設けられている。試料台駆動部13は、駆動装
置12に駆動電力を供給するための電源等を内蔵してお
り、位置検出部14は、試料台11の座標軸zにおける
位置(高さ)と回転位置を検出するためのセンサ等を内
蔵しており、いずれもシステム制御部24によって制御
されている。First, referring to FIG. 1, the overall structure of the apparatus will be described. A sample table 11 for supporting a subject 10 such as a patient.
Then, by moving the sample table 11 in the vertical direction (vertical direction) z, the subject 10 is also moved vertically along the coordinate axis z, and by rotating the sample table 11 about the coordinate axis z, the object 10 is moved. And a drive device 12 for rotating the same. The sample table drive unit 13 has a power source and the like for supplying drive power to the drive unit 12, and the position detection unit 14 detects the position (height) and the rotational position of the sample table 11 on the coordinate axis z. And a sensor for the above are built in, and both are controlled by the system control unit 24.
【0027】被写体10を挟むようにしてX線放射機構
Aと撮像機構Bが相対向して設けられている。X線放射
機構Aは、X線を被写体10に向けてコーン状に放射す
るX線管15とコリメータ16とを備え、コリメータ1
6の絞り量を変更することによって、X線コーンビーム
のz座標軸方向における視野角度θを調節することがで
きるようになっている。高圧発生部17は、X線発生の
ための高圧電源をX線管15に供給し、コリメータ駆動
部18は、コリメータ16の絞り調整を行うためにあ
り、いずれもシステム制御部24によって制御されてい
る。撮像機構Bは、被写体10を透過してきた透過X線
を入射して増倍するX線イメージインテンシファイア
(X線II)19と、X線イメージインテンシファイア
19の出力を二次元CCD等により二次元画像として撮
像するカメラ20と、上記の視野角度θの範囲外の透過
X線がX線イメージインテンシファイア19に入射する
のを絞り量の調整によって阻止するコリメータ21とを
具備している。コリメータ駆動部22は、コリメータ2
1の絞り量を調節駆動するためにあり、システム制御部
24によって制御されている。An X-ray emission mechanism A and an image pickup mechanism B are provided so as to face each other so as to sandwich the subject 10. The X-ray emission mechanism A includes an X-ray tube 15 that emits X-rays toward the subject 10 in a cone shape, and a collimator 16.
By changing the aperture amount of 6, the viewing angle θ of the X-ray cone beam in the z coordinate axis direction can be adjusted. The high-voltage generator 17 supplies a high-voltage power source for generating X-rays to the X-ray tube 15, and the collimator driver 18 is for adjusting the diaphragm of the collimator 16, both of which are controlled by the system controller 24. There is. The image pickup mechanism B uses an X-ray image intensifier (X-ray II) 19 that injects and magnifies the transmitted X-rays that have passed through the subject 10, and outputs the X-ray image intensifier 19 by a two-dimensional CCD or the like. The camera 20 is provided with a two-dimensional image, and the collimator 21 is provided to prevent incident X-rays outside the range of the viewing angle θ from entering the X-ray image intensifier 19 by adjusting the diaphragm amount. . The collimator drive unit 22 includes the collimator 2
It is for adjusting and driving the aperture amount of 1 and is controlled by the system control unit 24.
【0028】演算部23は、カメラ20から出力される
二次元画像のデータ即ち、二次元投影データを入力して
後述のデータ処理を行うことによって被写体10の三次
元断層画像再構成を行い、かかるデータ処理のタイミン
グはシステム制御部24によって制御されている。The arithmetic unit 23 inputs the data of the two-dimensional image output from the camera 20, that is, the two-dimensional projection data, and performs the data processing described below to reconstruct a three-dimensional tomographic image of the subject 10. The timing of data processing is controlled by the system controller 24.
【0029】システム制御部24は、コンピュータシス
テムで構成されており、入力部25に備えられたキーボ
ード等を介して操作者が行った指令に従って、上記各部
13,14,17,18,22,23を制御すると共
に、演算部23で最終的に求められた三次元断層画像の
データを表示部26に転送して、グラフィック表示等を
行わせる。The system control unit 24 is composed of a computer system, and in accordance with a command issued by an operator via a keyboard or the like provided in the input unit 25, the respective units 13, 14, 17, 18, 22, 23. In addition to controlling, the data of the three-dimensional tomographic image finally obtained by the calculation unit 23 is transferred to the display unit 26 for graphic display and the like.
【0030】更に、被写体10に対するX線放射機構A
と撮像機構Bの相対位置関係を図2に基いて詳述する。
即ち、X線管15から放射されるX線コーンビームの最
大視野角度θは、測定すべき被写体10の全体を包含す
ることができる角度に設定されている。一方、コリメー
タ16を絞ると視野角度θが狭まり、被写体10の一部
分にX線を照射するようになる。但し、座標軸zの方向
の視野角度θはこのように調整されるが、座標軸zに対
して直交する座標軸xの方向(即ち、軸zを上下方向と
すれば左右方向)の視野角度αは常に被写体10を含む
ようにして固定化されている。被写体10を中心として
設定されるこれらの座標軸x,y,zによる三次元座標
は、被写体10に対して予め固定されているものとし、
したがって、測定系に対して被写体10を回転する場合
には、測定時において座標系x,y,zもz軸を中心に
回転する。Further, the X-ray emission mechanism A for the subject 10
The relative positional relationship between the image pickup mechanism B and the image pickup mechanism B will be described in detail with reference to FIG.
That is, the maximum viewing angle θ of the X-ray cone beam emitted from the X-ray tube 15 is set to an angle that can cover the entire subject 10 to be measured. On the other hand, when the collimator 16 is narrowed down, the visual field angle θ is narrowed, and a part of the subject 10 is irradiated with X-rays. However, although the visual field angle θ in the direction of the coordinate axis z is adjusted in this way, the visual field angle α in the direction of the coordinate axis x orthogonal to the coordinate axis z (that is, the horizontal direction when the axis z is the vertical direction) is always It is fixed so as to include the subject 10. Three-dimensional coordinates based on these coordinate axes x, y, and z set with the subject 10 as the center are assumed to be fixed in advance with respect to the subject 10.
Therefore, when the subject 10 is rotated with respect to the measurement system, the coordinate systems x, y, z also rotate around the z axis during measurement.
【0031】座標軸zに沿って微小間隔Δzずつ区切ら
れる(x−y)座標面と平行な仮想断面をスライス断面
と呼び、これらの多数のスライス断面は常に座標軸x,
y,zによる三次元座標系において固定化されている。
そして、X線イメージインテンシファイア19のX線入
射面の座標はs,hで表され、(s−h)面はz軸と常
に平行である。X線管15とX線イメージインテンシフ
ァイア19のX線入射面との対向関係が固定化されたま
まで、試料台11と共に被写体10が座標軸z方向へ所
定ピッチΔkずつ移動すると、被写体10に対する座標
軸z方向での対向位置が相対的に変化し、これと同時
に、試料台11と共に被写体10が回転すれば、X線管
15とX線イメージインテンシファイア19のX線入射
面との対向関係は固定化されたままで被写体10に対し
て円軌道を描くようになっており、これらの位置関係は
試料台11の回転・移動の位置によって自在に調節され
る。又、カメラ20に内蔵されているCCD等の画素配
列も座標系s,hに対して所定の位置関係に設定されて
おり、その水平走査方向sがスライス断面と平行、垂直
走査方向hが座標軸zと平行である。An imaginary section parallel to the (xy) coordinate plane, which is divided by a minute interval Δz along the coordinate axis z, is called a slice section, and many slice sections are always coordinate axes x ,.
It is fixed in the three-dimensional coordinate system by y and z.
The coordinates of the X-ray incident surface of the X-ray image intensifier 19 are represented by s and h, and the (s−h) plane is always parallel to the z axis. When the object 10 moves together with the sample table 11 in the coordinate axis z direction by a predetermined pitch Δk while the facing relationship between the X-ray tube 15 and the X-ray incident surface of the X-ray image intensifier 19 is fixed, the coordinate axis for the object 10 is changed. If the facing position in the z direction changes relatively, and at the same time, the subject 10 rotates together with the sample stage 11, the facing relationship between the X-ray tube 15 and the X-ray incident surface of the X-ray image intensifier 19 will be changed. A circular orbit is drawn with respect to the subject 10 while being fixed, and the positional relationship between these is freely adjusted by the rotational / moving position of the sample table 11. A pixel array such as a CCD built in the camera 20 is also set in a predetermined positional relationship with respect to the coordinate systems s and h. The horizontal scanning direction s is parallel to the slice section and the vertical scanning direction h is the coordinate axis. It is parallel to z.
【0032】次に、演算部23の構成を図3〜図5に基
いて詳述する。演算部23は、広角度データ解析部27
と狭角度データ解析部28と合成処理部29を具備した
マイクロコンピュータシステム等で構成されている。Next, the configuration of the arithmetic unit 23 will be described in detail with reference to FIGS. The calculation unit 23 includes a wide angle data analysis unit 27.
And a narrow angle data analysis unit 28 and a synthesis processing unit 29.
【0033】まず、広角度データ解析部27は、広角度
データ収集部27a、重畳積分部27b、逆投影処理部
27c、及び高周波フィルタリング部27dで構成さ
れ、システム制御部24からの広角度データ解析の指令
に対応して所定の解析処理を行う。尚、かかる広角度デ
ータ解析では、図4の縦断面図に示すように、被写体1
0の全体にX線コーンビームを照射するようにコリメー
タ16,21によって最大視野角度θ1が設定され、こ
の視野角度θ1に固定したままで試料台11上の被写体
10を所定回転角φ毎に一回転させ、各回転角φ毎にカ
メラ20が撮像する各々の二次元静止画像の投影データ
PH (s,h,φ)を解析処理するようになっており、
詳細は後述する。First, the wide angle data analysis unit 27 is composed of a wide angle data collection unit 27a, a superposition integration unit 27b, a back projection processing unit 27c, and a high frequency filtering unit 27d, and the wide angle data analysis from the system control unit 24 is performed. Predetermined analysis processing is performed in response to the command. In the wide angle data analysis, as shown in the vertical sectional view of FIG.
The maximum field angle θ1 is set by the collimators 16 and 21 so as to irradiate the X-ray cone beam on the whole 0, and the object 10 on the sample table 11 is fixed at every predetermined rotation angle φ while being fixed at this field angle θ1. The projection data P H (s, h, φ) of each two-dimensional still image captured by the camera 20 is rotated and analyzed for each rotation angle φ.
Details will be described later.
【0034】狭角度データ解析部28は、狭角度データ
収集部28a、重畳積分部28b、逆投影処理部28
c、及び低周波フィルタリング部28dで構成され、シ
ステム制御部24からの狭角度データ解析の指令に対応
して所定の解析処理を行う。尚、かかる狭角度データ解
析では、図5(a)の縦断面図に示すように、被写体1
0の所定厚さΔh(但し、一般的に、Δh>Δk>Δz
の関係に設定されている)毎のスライス断面だけにX線
コーンビームを照射し、断層画像のクロストークによる
低周波歪が十分無視できるように狭い視野角θ2が設定
され、この視野角θ2に固定した状態で、図5(b)に
示すように被写体10を所定のピッチ間隔Δkずつ座標
軸zに沿って移動させる毎に被写体10を所定回転角φ
ずつ一回転させ、その回転角φ毎にカメラ20が撮像す
る各々の静止画像の投影データPL(s,h,φ,z)
を解析処理するようになっている。即ち、座標軸zと回
転角φをパラメータとしたときに得られる各々の投影デ
ータPL (s,h,φ,z)を解析処理するようになっ
ており、詳細は後述する。尚、図5(c)に示すように
被写体10を螺旋状に回転移動させることによって、同
図(b)と同様の撮像効果が得られるようにしてもよ
い。The narrow angle data analysis unit 28 includes a narrow angle data collection unit 28a, a superposition integration unit 28b, and a back projection processing unit 28.
c and a low-frequency filtering unit 28d, and performs a predetermined analysis process in response to a narrow angle data analysis command from the system control unit 24. In the narrow angle data analysis, as shown in the vertical sectional view of FIG.
A predetermined thickness Δh of 0 (however, in general, Δh > Δk > Δz
The X-ray cone beam is irradiated only on each slice cross section (set to the relationship of), and a narrow viewing angle θ2 is set so that low frequency distortion due to crosstalk of the tomographic image can be sufficiently ignored. In the fixed state, every time the subject 10 is moved along the coordinate axis z by a predetermined pitch interval Δk as shown in FIG. 5B, the subject 10 is rotated by a predetermined rotation angle φ.
Projection data P L (s, h, φ, z) of each still image captured by the camera 20 for each rotation angle φ.
Is analyzed. That is, each projection data P L (s, h, φ, z) obtained when the coordinate axis z and the rotation angle φ are used as parameters is analyzed, and the details will be described later. Note that the same imaging effect as in FIG. 5B may be obtained by rotating the subject 10 in a spiral manner as shown in FIG. 5C.
【0035】合成処理部29は、広角度データ解析部2
7と狭角度データ解析部28で夫々再構成された被写体
10の各スライス断層の二次元断層画像の高周波成分の
データH(x,y,z)及び低周波成分のデータL
(x,y,z)を合成することにより最終的に高精細の
三次元断層画像を再構成し、この三次元断層画像のデー
タI(x,y,z)をシステム制御部24へ転送する。The synthesizing unit 29 is a wide angle data analyzing unit 2
7 and high-frequency component data H (x, y, z) and low-frequency component data L of the two-dimensional tomographic image of each slice slice of the subject 10 reconstructed by the narrow angle data analysis unit 28 and the narrow angle data analysis unit 28, respectively.
Finally, a high-definition three-dimensional tomographic image is reconstructed by synthesizing (x, y, z), and the data I (x, y, z) of this three-dimensional tomographic image is transferred to the system control unit 24. .
【0036】次に、かかる構成を有する実施例の動作を
説明する。Next, the operation of the embodiment having such a configuration will be described.
【0037】被写体10を試料台11に支持して測定を
指示すると、最初にシステム制御部24の指令に従って
広角度データ解析が行われる。即ち、図4に示すよう
に、被写体10の全体にX線コーンビームを照射するよ
うにコリメータ16,21の絞り量が調整されて広視野
角度θ1が設定される。そして、視野角度θ1に固定し
たままで試料台11上の被写体10を所定回転角ずつ一
回転させ、カメラ20がその回転角毎に撮像することに
よって二次元投影データPH (s,h,φ)を出力し、
夫々の投影データPH (s,h,φ)を広角度データ収
集部27aが記憶する。When the subject 10 is supported on the sample table 11 and measurement is instructed, wide angle data analysis is first performed according to a command from the system controller 24. That is, as shown in FIG. 4, the wide field angle θ1 is set by adjusting the diaphragm amounts of the collimators 16 and 21 so that the entire subject 10 is irradiated with the X-ray cone beam. Then, the object 10 on the sample table 11 is rotated once by a predetermined rotation angle while being fixed at the viewing angle θ1, and the camera 20 captures an image for each rotation angle, whereby the two-dimensional projection data P H (s, h, φ) is obtained. ) Is output,
The wide-angle data collection unit 27a stores the respective projection data P H (s, h, φ).
【0038】次に、重畳積分部27bが、次式(2)に
示すように、全ての投影データPH(s,h,φ)の夫
々に対して所定の再構成フィルタ関数g(s)をs方向
に重畳積分することによって、新たな投影データQ
H (s,h,φ)を形成する。Next, the superposition integrator 27b calculates a predetermined reconstruction filter function g (s) for each of all projection data P H (s, h, φ) as shown in the following equation (2). By superposing and integrating in the s direction, new projection data Q
Form H (s, h, φ).
【0039】[0039]
【数2】 [Equation 2]
【0040】ここで、再構成フィルタ関数g(s)は、
次式(3)に示すように、従来使用されているシェップ
ローガンの再構成フィルタ関数g0 (s)等と本発明特
有の書込み関数w(s,θ’)との積によって求まる関
数である。Here, the reconstruction filter function g (s) is
As shown in the following equation (3), it is a function obtained by the product of the conventionally used Shepp-Logan reconstruction filter function g 0 (s) and the like and the writing function w (s, θ ′) peculiar to the present invention. .
【0041】[0041]
【数3】 [Equation 3]
【0042】尚、シェップローガンの再構成フィルタ関
数g0 (s)は、図6に示す実空間特性を有している。
一方、書込み関数w(s,θ’)は、図7に示す原理図
に基いて求められるものである。即ち、あるスライス断
面に新たな投影データQH (s,h,φ)を逆投影する
際に、スライス断面の幅a(=Δz)に対して幅bの逆
投影ビームに沿って角度θ’で書込まれるものとすれ
ば、書込み濃度分布は、次式(4)で示す三角形状の書
込み関数w(s,θ’)で近似することができる。The Shepp-Logan reconstruction filter function g 0 (s) has the real space characteristic shown in FIG.
On the other hand, the write function w (s, θ ′) is obtained based on the principle diagram shown in FIG. That is, when the new projection data Q H (s, h, φ) is backprojected onto a certain slice section, the angle θ ′ along the backprojection beam of width b with respect to the width a (= Δz) of the slice section. If it is written as, the writing density distribution can be approximated by a triangular writing function w (s, θ ′) shown by the following equation (4).
【0043】[0043]
【数4】 [Equation 4]
【0044】したがって、現実にはX線ビームが各スラ
イス断面を斜め方向へ通過するので、従来から知られて
いるシェップローガンの再構成フィルタ関数g0 (s)
等に書込み関数w(s,θ’)を積算することによっ
て、より現実に即した再構成フィルタ関数g(s)が得
られることとなる。更に詳述すれば、再構成フィルタ関
数g(s)は、図8に示す実空間特性を有しており、図
6と比較すれば、シェップローガンの再構成フィルタ関
数g0 (s)はsの無限範囲において値をもつのに対し
て、再構成フィルタ関数g(s)は、図8に示すように
書込み関数w(s,θ’)によって規制された範囲内に
ついてだけ値をもつ。この結果、シェップローガンの再
構成フィルタ関数g0 (s)を適用すると規制範囲外で
過度のフィルタリングをすることとなって誤差が増加す
るのに対し、再構成フィルタ関数g(s)では、その誤
差が低減されて現実に即した新たな投影データQ
H (s,h,φ)を形成することができる。Therefore, in reality, the X-ray beam obliquely passes through each slice section, so that the conventionally known Shepp-Logan reconstruction filter function g 0 (s) is used.
By multiplying the write function w (s, θ ′) by the above, a more realistic reconstruction filter function g (s) can be obtained. More specifically, the reconstruction filter function g (s) has the real space characteristic shown in FIG. 8. Compared with FIG. 6, the Shepplogan reconstruction filter function g 0 (s) is s. While having a value in the infinite range of, the reconstruction filter function g (s) has a value only within the range regulated by the write function w (s, θ ′) as shown in FIG. As a result, when the Shepp-Logan reconstruction filter function g 0 (s) is applied, excessive filtering is performed outside the regulation range, and the error increases, whereas the reconstruction filter function g (s) New projection data Q with reduced errors that is realistic
H (s, h, φ) can be formed.
【0045】次に、逆投影処理部27cが、全ての角度
φについての新たな投影データQH(s,h,φ)に対
して逆投影処理を行うことにより、全てのスライス断面
についての二次元逆投影画像rH (x,y,z)を作成
する。Next, the back-projection processing unit 27c performs back-projection processing on the new projection data Q H (s, h, φ) for all angles φ, so that two slices for all slice sections are obtained. A three-dimensional backprojection image r H (x, y, z) is created.
【0046】次に、高周波フィルタリング部27dが、
二次元逆投影画像rH (x,y,z)に含まれる低周波
数領域成分を除去するためのフィルタリング処理を行
う。即ち、図9に示すように、二次元逆投影画像r
H (x,y,z)は複数のスライス断面を斜め方向から
透過した透過X線の透過率分布から再構成されるので、
被写体10の複数のスライス断面の画像情報が互いに干
渉する結果生じる画像歪を含んでいる。この画像歪の大
部分は低周波数領域に存在しており、低周波数域除去形
のフィルタによってこれを除去するようにしている。Next, the high frequency filtering section 27d
Filtering processing is performed to remove low-frequency region components included in the two-dimensional backprojected image r H (x, y, z). That is, as shown in FIG. 9, the two-dimensional back projection image r
Since H (x, y, z) is reconstructed from the transmittance distribution of the transmitted X-rays that have been transmitted through a plurality of slice sections in an oblique direction,
It includes image distortion resulting from the interference of image information of a plurality of slice sections of the subject 10. Most of this image distortion exists in the low frequency region, and the low frequency region removal type filter removes it.
【0047】具体的には、かかるフィルタリングは所定
の演算処理によって実現される。即ち、各々の二次元逆
投影画像rH (x,y,z)を二次元高速フーリエ変換
(FFT)によって空間周波数領域(X−Y)の二次元
データRH (X,Y,z)に変換し、これに低周波数域
除去形のフィルタに相当するガウス関数型二次元フィル
タFH (X,Y,z)を積算する。ここで、FH (X,
Y,z)は次式(5)の関数であり、X,Yはスライス
断面に対応する空間周波数、σはカットオフ周波数を決
定する係数である。Specifically, such filtering is realized by a predetermined arithmetic processing. That is, each two-dimensional backprojection image r H (x, y, z) is converted into two-dimensional data R H (X, Y, z) in the spatial frequency domain (X-Y) by a two-dimensional fast Fourier transform (FFT). After conversion, a Gaussian function type two-dimensional filter F H (X, Y, z) corresponding to a low frequency band elimination type filter is integrated. Where F H (X,
Y, z) is a function of the following equation (5), X and Y are spatial frequencies corresponding to the slice cross section, and σ is a coefficient that determines the cutoff frequency.
【0048】[0048]
【数5】 [Equation 5]
【0049】ここで、aはスライス幅、bは逆投影ビー
ムの幅、θ”はスライス面(x=0,y=0,z)に対
する逆投影角である。Here, a is the slice width, b is the width of the backprojection beam, and θ ″ is the backprojection angle with respect to the slice plane (x = 0, y = 0, z).
【0050】更に、係数σは、σ=ξ|(a+b)/
(2tanθ”)|/2.35の式から求められる。但
し、ξはある程度任意の値であり、この実施例では、
0.25ないし0.5程度の範囲の値が適用されてい
る。Further, the coefficient σ is σ = ξ | (a + b) /
(2tan θ ″) | /2.35, where ξ is an arbitrary value, and in this embodiment,
Values in the range of 0.25 to 0.5 have been applied.
【0051】そして、各スライス断面に対応する積算結
果RH (X,Y,z)・FH (X,Y,z)について二
次元逆フーリエ変換を行うことによって、フィルタリン
グ後の二次元逆投影画像H(x,y,z)を作成して合
成処理部29へ転送して一旦記憶させて、広角度データ
解析が終了する。Then, the integration result R H (X, Y, z) · F H (X, Y, z) corresponding to each slice section is subjected to a two-dimensional inverse Fourier transform to obtain a filtered two-dimensional backprojection. The image H (x, y, z) is created, transferred to the synthesis processing unit 29, temporarily stored therein, and the wide angle data analysis ends.
【0052】次に、システム制御部24の指令に従って
狭角データ解析が行われる。即ち、図5(a)に示すよ
うに、コリメータ16,21の絞り量を調節することに
よって、予め設定されている狭視野角度θ2に対しての
みX線を照射するように設定される。そして、視野角度
θ2を固定したままで試料台11上の被写体10を所定
回転角φ毎に一回転させつつ各回転角φ毎にカメラ20
が静止画像を撮像するという処理を、試料台11を座標
軸zに沿って適当なピッチで移動させながら繰り返し行
う。したがって、このz方向の移動ピッチ及び回転各φ
毎の二次元投影データPL (s,h,φ,z)が求ま
り、狭角度データ収集部28aのフレームメモリに記憶
される。Next, the narrow angle data analysis is performed according to the instruction from the system control unit 24. That is, as shown in FIG. 5A, by adjusting the diaphragm amounts of the collimators 16 and 21, it is set to irradiate the X-ray only with respect to the preset narrow visual field angle θ2. The camera 20 is rotated for each rotation angle φ while rotating the subject 10 on the sample table 11 once for each predetermined rotation angle φ while keeping the viewing angle θ2 fixed.
The process of capturing a still image is repeatedly performed while moving the sample table 11 at an appropriate pitch along the coordinate axis z. Therefore, this movement pitch in the z direction and each rotation φ
The two-dimensional projection data P L (s, h, φ, z) is obtained for each and stored in the frame memory of the narrow angle data collection unit 28a.
【0053】次に、重畳積分部28bが、二次元投影デ
ータPL (s,h,φ,z)毎にシェップローガンのフ
ィルタ等の再構成フィルタg0 (s)を重畳積分するこ
とによって、新たな二次元投影データQL (s,h,
φ,z)を形成する。Next, the superimposing and integrating unit 28b superimposes and reconstructs a reconstruction filter g 0 (s) such as a Shepp-Logan filter for each two-dimensional projection data P L (s, h, φ, z). New two-dimensional projection data Q L (s, h,
φ, z) is formed.
【0054】次に、逆投影処理部28cが、新たな二次
元投影データQL (s,h,φ,z)に基いて逆投影処
理を行うことにより二次元逆投影画像rL (x,y,
z)を作成する。Next, the backprojection processing unit 28c performs backprojection processing based on the new two-dimensional projection data Q L (s, h, φ, z) to generate a two-dimensional backprojection image r L (x, y,
z) is created.
【0055】次に、低周波フィルタリング部28dが、
二次元逆投影画像rL (x,y,z)の内の高周波数域
成分を除去する。即ち、具体的には、各々の二次元逆投
影画像rL (x,y,z)を二次元高速フーリエ変換
(FFT)によって空間周波数領域(X−Y)の二次元
データRL (X,Y,z)に変換し、更に、高周波数域
除去形のフィルタに相当するガウス関数型二次元フィル
タFL (X,Y,z)と積算する。ここで、FL (X,
Y,z)は次式(6)の関数であり、X,Yはスライス
断面に対応する空間周波数、σはカットオフ周波数を決
定する係数であり上記式(5)と同様に求められる。Next, the low frequency filtering unit 28d
The high frequency component is removed from the two-dimensional backprojected image r L (x, y, z). That is, specifically, each two-dimensional backprojection image r L (x, y, z) is subjected to a two-dimensional fast Fourier transform (FFT) to generate two-dimensional data R L (X, Y in the spatial frequency domain (XY). Y, z), and further integrated with a Gaussian function type two-dimensional filter FL (X, Y, z) corresponding to a high frequency band elimination type filter. Where FL (X,
Y, z) is a function of the following equation (6), X and Y are spatial frequencies corresponding to the slice cross section, and σ is a coefficient that determines the cutoff frequency, and is obtained in the same manner as the above equation (5).
【0056】[0056]
【数6】 [Equation 6]
【0057】そして、積算結果RL (X,Y,z)・F
L (X,Y,z)について二次元逆フーリエ変換を行う
ことによって、フィルタリング後の二次元逆投影データ
L(x,y,z)を求め、合成処理部29へ転送して一
旦記憶させて、狭角度データ解析が終了する。Then, the integrated result R L (X, Y, z) · F
By performing a two-dimensional inverse Fourier transform on L (X, Y, z), the filtered two-dimensional backprojection data L (x, y, z) is obtained, transferred to the synthesis processing unit 29, and temporarily stored. , Narrow angle data analysis ends.
【0058】次に、加算処理部29が、次式(7)に示
すように、高周波フィルタリング部27dからの高周波
成分の画像データH(x,y,z)と低周波フィルタリ
ング部28dからの低周波数成分の画像データL(x,
y,z)に適当な荷重ωH ,ωL を掛けて加算・合成す
ることにより被写体10の三次元断層画像の最終データ
即ち高低周波数成分を包含するデータI(x,y,z)
を形成して出力する。尚、荷重ωH ,ωL は各々の測定
における測定時間、視野角度、検出器の検出効率を考慮
して、高低周波成分の画像濃度が等しくなるように決め
られる。Next, the addition processing unit 29 uses the high frequency component image data H (x, y, z) from the high frequency filtering unit 27d and the low frequency from the low frequency filtering unit 28d as shown in the following equation (7). Image data L (x,
y, z) are multiplied by appropriate loads ω H , ω L and added and combined to obtain final data of the three-dimensional tomographic image of the subject 10, that is, data I (x, y, z) including high and low frequency components.
And output. The loads ω H and ω L are determined so that the image densities of the high and low frequency components become equal in consideration of the measurement time in each measurement, the viewing angle, and the detection efficiency of the detector.
【0059】[0059]
【数7】 [Equation 7]
【0060】このように、この実施例は、広角データ解
析により高周波数域の二次元断層画像を得、狭角データ
解析で低周波数域の二次元断層画像を得て、夫々の二次
元断層画像を合成することによって所定周波数域の三次
元断層画像を最終的に構成するものである。As described above, in this embodiment, the high-frequency two-dimensional tomographic image is obtained by the wide-angle data analysis, the low-frequency two-dimensional tomographic image is obtained by the narrow-angle data analysis, and the respective two-dimensional tomographic images are obtained. Is finally synthesized to synthesize a three-dimensional tomographic image in a predetermined frequency range.
【0061】従来の技術と対比してこの実施例の効果を
述べれば、従来の技術で正確な三次元断層画像を得るた
めに図17に示したように単純な円軌道走査の他にこれ
と直角の方向への走査を行う場合には、この走査方向に
も充分な解像度の測定が必要であった。これに対してこ
の実施例では、高解像度の測定は、高周波数域の二次元
断層画像を求めるときにのみ行えばよく、低周波断層画
像を求めるときには高い解像力を必要としないので、デ
ータ量が少なくても良く、計算等の処理時間およびメモ
リが少なくて済む。The effect of this embodiment will be described in comparison with the conventional technique. In order to obtain an accurate three-dimensional tomographic image in the conventional technique, in addition to the simple circular orbit scanning as shown in FIG. When performing scanning in the direction at right angles, it was necessary to measure with sufficient resolution also in this scanning direction. On the other hand, in this embodiment, high-resolution measurement may be performed only when obtaining a high-frequency two-dimensional tomographic image, and when obtaining a low-frequency tomographic image, high resolution is not required, so the amount of data is small. It may be small, and processing time for calculation and memory may be small.
【0062】一般に、二次元のCT画像再構成では、投
影データのサンプリング間隔および測定方向の角度間隔
は、得ようとする解像度に関係する。その解像度(半値
幅)をdとすると、投影のサンプリング間隔はd/2以
下であることが必要で、被写体の直径をDとすると、一
つの方向の投影データには少なくとも2D/dのデータ
が必要である。また必要な測定方向の数もこれとほぼ等
しく、高周波画像ではスライス断面当り(2D/d)2
のデータが必要である。即ち、スライス断面当りのデー
タ数は解像度の自乗に逆比例する。低周波断面画像は解
像度が低ても良いので、高周波断層画像を構成する場合
に較べてはるかに少ないデータ数でよい。例えば、高周
波断層画像の解像度を1mm、低周波断面画像の解像度
を5mmとすると、低周波断層画像の一つのスライス断
面当たり全データ数は高周波断層画像の場合の25分の
1でよく、測定角度間隔も5倍の低解像度で済む。した
がって、この実施例において低周波断層画像を求める際
のX線コーンビームの視野角を高周波断層画像を求める
際の視野角度と較べてかなり小さくし、それに応じて円
軌道の数を増加することとなっても、低周波断層画像を
得るための投影データの測定時間を、高周波断層画像を
得るための投影データの測定時間と同程度あるいはそれ
以下にできる。又、断層画像再構成に要する計算時間も
データ量に大きく依存し、特に、低周波断層画像の再構
成では、視野角度θ2が十分小さい場合には、三次元逆
投影の代りに二次元逆投影を用いてもよいので、計算時
間が大幅に短縮化される。Generally, in two-dimensional CT image reconstruction, the sampling interval of projection data and the angular interval in the measurement direction are related to the resolution to be obtained. If the resolution (half-value width) is d, the sampling interval of the projection needs to be d / 2 or less. If the diameter of the object is D, the projection data in one direction has at least 2D / d data. is necessary. Also, the required number of measurement directions is almost equal to this, and it is (2D / d) 2 per slice section in high-frequency images.
Data is required. That is, the number of data per slice section is inversely proportional to the square of the resolution. Since the low-frequency cross-sectional image may have a low resolution, the number of data is much smaller than that in the case of forming a high-frequency tomographic image. For example, if the resolution of the high-frequency tomographic image is 1 mm and the resolution of the low-frequency tomographic image is 5 mm, the total number of data per slice slice of the low-frequency tomographic image may be 1/25 of that of the high-frequency tomographic image. The interval is 5 times lower resolution. Therefore, in this embodiment, the viewing angle of the X-ray cone beam when obtaining the low-frequency tomographic image is made considerably smaller than the viewing angle when obtaining the high-frequency tomographic image, and the number of circular orbits is increased accordingly. Even so, the measurement time of the projection data for obtaining the low-frequency tomographic image can be made equal to or shorter than the measurement time of the projection data for obtaining the high-frequency tomographic image. Further, the calculation time required for reconstruction of a tomographic image also largely depends on the amount of data, and particularly in reconstruction of a low-frequency tomographic image, when the viewing angle θ2 is sufficiently small, two-dimensional backprojection is used instead of three-dimensional backprojection. May be used, the calculation time is greatly shortened.
【0063】必要な計測時間は検出される放射線の量子
雑音(統計変動)にも関係する。一般に、二次元CT画
像における量子雑音は解像力(半値幅)の3乗に逆比例
するので、上記の例では低周波断層画像のスライス断面
当りに必要な放射線の量は高周波画像に比べて1/
53 、即ち1/125でよい。よって、量子雑音が低周
波画像におよぼす影響は無視できる程度に小さくでき
る。The required measuring time is also related to the quantum noise (statistical fluctuation) of the detected radiation. In general, the quantum noise in a two-dimensional CT image is inversely proportional to the cube of the resolving power (half-width), so in the above example, the amount of radiation required per slice section of a low-frequency tomographic image is 1 /
It may be 5 3 , that is, 1/125. Therefore, the influence of quantum noise on the low-frequency image can be reduced to a negligible level.
【0064】以上の点から、この実施例によると、比較
的簡単な走査と再構成アルゴリズムによって、画像歪や
クロストークの少ないコーンビームCT装置を提供する
ことができる。From the above points, according to this embodiment, it is possible to provide a cone beam CT apparatus with less image distortion and crosstalk by a relatively simple scanning and reconstruction algorithm.
【0065】次に、第2の実施例を図10に基いて説明
する。尚、この実施例の装置の全体構成は図1に示すも
のと同じである。相違点は、演算部23の構成にあり、
図3に示す先の実施例では、広角度データ解析部27と
狭角度データ解析部28は、逆投影処理部27cと28
cで新たな二次元投影データrH (x,y,z)とrL
(x,y,z)を作成した後、高周波フィルタリング部
27dと低周波フィルタリング部28dがフィルタリン
グ処理を行うことによって、不要な周波数成分を除去し
て画像データH(x,y,z)とL(x,y,z)を得
る構成となっているが、かかる第2の実施例は図10に
示すように、高低周波フィルタリングを先に行った後逆
投影処理を行う構成にしている。Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The overall structure of the apparatus of this embodiment is the same as that shown in FIG. The difference lies in the configuration of the calculation unit 23,
In the previous embodiment shown in FIG. 3, the wide angle data analyzing unit 27 and the narrow angle data analyzing unit 28 are the back projection processing units 27c and 28, respectively.
New two-dimensional projection data r H (x, y, z) and r L in c
After (x, y, z) is created, the high-frequency filtering unit 27d and the low-frequency filtering unit 28d perform a filtering process to remove unnecessary frequency components and generate image data H (x, y, z) and L. The configuration is such that (x, y, z) is obtained, but in the second embodiment, as shown in FIG. 10, high-low frequency filtering is first performed and then backprojection processing is performed.
【0066】即ち、図10に示すように、広角度データ
解析部27では、重畳積分部27bが前記式(2)ない
し(4)に基く演算処理によって、投影データQ
H (s,h,φ)を求め、次に高周波フィルタリング部
27dが投影データQH (s,h,φ)に含まれる低周
波領域成分を除去するためのフィルタリング処理を行
う。具体的には、高周波フィルタリング部27dが、次
式(8)に示す高周波フィルタ関数fH (s)を全ての
投影データQH (s,h,φ)の夫々に対して、s方向
に重畳積分することにより、新たな高周波成分投影デー
タQ’H (s,H,φ)を形成する。That is, as shown in FIG. 10, in the wide-angle data analysis unit 27, the projection data Q is calculated by the superimposition integration unit 27b by the calculation processing based on the equations (2) to (4).
H (s, h, φ) is obtained, and then the high frequency filtering unit 27d performs a filtering process for removing the low frequency region component included in the projection data Q H (s, h, φ). Specifically, the high-frequency filtering unit 27d superimposes the high-frequency filter function f H (s) shown in the following equation (8) on all projection data Q H (s, h, φ) in the s direction. New high frequency component projection data Q ′ H (s, H, φ) is formed by the integration.
【0067】[0067]
【数8】 [Equation 8]
【0068】尚、σは、σ=ξ・|(a+b)/(2t
anθ’)|/2.35の式から求められる。但し、ξ
はある程度任意の値である。次に、逆投影処理部27c
が高周波成分投影データQ’H (s,h,φ)に対して
逆投影処理を行うことにより、全てのスライス面につい
ての二次元逆投影画像を作成する。このように処理する
と、かかる二次元逆投影画像は図3に示した画像H
(x,y,z)と一致することとなり、これが合成処理
部29に入力される。Σ is σ = ξ · | (a + b) / (2t
an θ ′) | /2.35. However, ξ
Is an arbitrary value to some extent. Next, the back projection processing unit 27c
Performs backprojection processing on the high-frequency component projection data Q ′ H (s, h, φ) to create two-dimensional backprojection images for all slice planes. When processed in this way, the two-dimensional backprojection image is the image H shown in FIG.
This matches (x, y, z) and is input to the synthesis processing unit 29.
【0069】一方、狭角度データ解析部28では、ま
ず、低周波フィルタリング部28dが重畳積分部28b
から出力される投影データQL (s,h,φ)に含まれ
る低周波領域成分を除去するためのフィルタリング処理
を行う。具体的には、低周波フィルタリング部28d
が、次式(9)に示す低周波フィルタ関数fL (s)を
全ての投影データQL (s,h,φ,z)の夫々に対し
て、s方向に重畳積分することにより、新たな低周波成
分投影データQ’L (s,h,φ,z)を形成する。
尚、式(9)中のσは、低周波フィルタが高周波フィル
タに対して相補的な周波数特性を有するように定められ
る。On the other hand, in the narrow angle data analysis unit 28, first, the low frequency filtering unit 28d is replaced with the superposition integration unit 28b.
The filtering process for removing the low frequency region component included in the projection data Q L (s, h, φ) output from Specifically, the low frequency filtering unit 28d
But the low-frequency filter function f L (s) all projection data Q L shown in the following equation (9) (s, h, φ, z) for each of, by convolving the s direction, the new Low frequency component projection data Q ′ L (s, h, φ, z).
Note that σ in the equation (9) is determined so that the low frequency filter has a frequency characteristic complementary to the high frequency filter.
【0070】[0070]
【数9】 [Equation 9]
【0071】次に、逆投影処理部28cが全ての角度φ
についての新たな低周波成分投影データQ’L (s,
h,φ,z)に対して逆投影処理を行うことにより、全
てのスライス断面についての二次元逆投影画像を作成す
る。このように処理すると、かかる二次元逆投影画像は
図3に示した画像L(x,y,z)と一致することとな
り、これが合成処理部29に入力される。Next, the backprojection processor 28c determines that all angles φ
New low-frequency component of the projection data Q 'L (s,
By performing the backprojection process on (h, φ, z), a two-dimensional backprojection image for all slice sections is created. When processed in this way, the two-dimensional backprojected image matches the image L (x, y, z) shown in FIG. 3, and this is input to the synthesis processing unit 29.
【0072】次に、第3の実施例を図11に基いて説明
する。尚、かかる実施例の装置の全体構成は図1に示す
のと同じである。上記第1及び第2の実施例との相違点
を説明すると、図3及び図10に示す演算部23は、重
畳積分部27b,28bと高周波フィルタリング部27
dと低周波フィルタリング部28dを別個独立に備えて
いるが、本実施例では、図11に示すように、重畳積分
部27eが、重畳積分部27bの再構成フィルタ関数g
(s)と高周波フィルタリング部27dのフィルタ関数
fH (s)の両方の特性を有する次式(10)に示すフ
ィルタ関数gH(s)によって、投影データPH (s,
h,φ)への重畳積分及び低周波成分の除去を一括処理
すると共に、重畳積分部28eが、重畳積分部28bの
再構成フィルタ関数g(s)と高周波フィルタリング部
28dのフィルタ関数fL (s)の両方の特性を有する
次式(11)に示すフィルタ関数gL (s)によって、
投影データPL (s,h,φ,z)への重畳積分及び高
周波成分の除去を一括処理する構成となっている。Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. The overall structure of the apparatus of this embodiment is the same as that shown in FIG. Explaining the differences from the first and second embodiments, the arithmetic unit 23 shown in FIGS. 3 and 10 includes a superposition integration unit 27b, 28b and a high frequency filtering unit 27.
d and the low-frequency filtering unit 28d are provided separately and independently, but in the present embodiment, as shown in FIG. 11, the superimposing and integrating unit 27e causes the reconstructing filter function g of the superimposing and integrating unit 27b.
(S) and the filter function f H (s) of the high-frequency filtering unit 27 d, the projection function P H (s,
h, φ) and the removal of low-frequency components are collectively performed, and the superposition integration unit 28e causes the reconstruction filter function g (s) of the superposition integration unit 28b and the filter function f L (of the high-frequency filtering unit 28d). By the filter function g L (s) shown in the following equation (11) having both characteristics of
The configuration is such that the superposition integration on the projection data P L (s, h, φ, z) and the removal of high frequency components are collectively processed.
【0073】[0073]
【数10】 [Equation 10]
【0074】[0074]
【数11】 [Equation 11]
【0075】尚、*はコンボリューション演算子である
ことを示す。Note that * indicates a convolution operator.
【0076】したがって、この第3の実施例によれば、
図3及び図10中の高周波フィルタリング部27dと低
周波フィルタリング部28dを省略することができ、処
理速度の向上を図ることができる。Therefore, according to this third embodiment,
The high frequency filtering unit 27d and the low frequency filtering unit 28d in FIGS. 3 and 10 can be omitted, and the processing speed can be improved.
【0077】次に、第4の実施例を図12及び図13に
基いて説明する。尚、装置構成は図1とほぼ同様であ
る。但し、相違点は被写体10に対するX線コーンビー
ムの照射方法、即ちX線走査方法にある。図12(a)
に示すように、被写体10の全体にX線を照射するよう
にX線コーンビームが広視野角に固定され、X線管15
とイメージインテンシファイア19の入射面の中心とを
結ぶX線放射中心軸が常に被写体10の中心O(即ち、
x,y,z座標原点)を通るように設定される。そし
て、X線放射中心軸と(x−y)座標平面との成す角度
βを所定のステップ角Δβずつ変化させる様にX線管1
5とイメージインテンシファイア19を傾斜させ、その
角度βの変化毎にX線管15とイメージインテンシファ
イア19を座標軸zを中心とする円軌道に沿って回転さ
せ、所定の回転角φ毎の投影像をカメラ20が撮像す
る。即ち、図12(b)の横断面図に示すように、X線
管15が円軌道を描きながら座標軸zに沿って例えば上
側へ変位すれば、被写体10の中心Oに対して対向位置
にあるイメージインテンシファイア19は円軌道を描き
ながら逆に下側へ変位するようにしてX線走査を行うよ
うになっている。したがって、この場合には、イメージ
ングインテンシファイア19のX線入射面s−hはz軸
に対して傾斜することとなる。Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. The device configuration is almost the same as in FIG. However, the difference lies in the irradiation method of the X-ray cone beam on the subject 10, that is, the X-ray scanning method. Figure 12 (a)
, The X-ray cone beam is fixed at a wide viewing angle so that the entire subject 10 is irradiated with X-rays.
The X-ray emission central axis connecting the center of the incident surface of the image intensifier 19 with the center O of the subject 10 (that is,
x, y, z coordinate origin). Then, the X-ray tube 1 is configured so that the angle β formed by the X-ray emission central axis and the (xy) coordinate plane is changed by a predetermined step angle Δβ.
5 and the image intensifier 19 are tilted, and the X-ray tube 15 and the image intensifier 19 are rotated along a circular orbit centered on the coordinate axis z for each change of the angle β, and each of the predetermined rotation angles φ The camera 20 captures the projected image. That is, as shown in the cross-sectional view of FIG. 12B, if the X-ray tube 15 is displaced upward along the coordinate axis z while drawing a circular orbit, it is at a position facing the center O of the subject 10. The image intensifier 19 performs X-ray scanning while displacing downward while drawing a circular orbit. Therefore, in this case, the X-ray incident surface sh of the imaging intensifier 19 is inclined with respect to the z axis.
【0078】更に、このX線走査によって得られる投影
データP(s,h,φ,β)は、演算部23に入力され
るが、この実施例では、図13に示すように、図3の入
力部に更にフレームメモリ30が設けられ、カメラ20
からの全ての投影データP(s,h,φ,β)を一旦保
持するようになっている。Further, the projection data P (s, h, φ, β) obtained by this X-ray scanning is input to the arithmetic unit 23. In this embodiment, as shown in FIG. 13, as shown in FIG. A frame memory 30 is further provided in the input section, and the camera 20
All projection data P (s, h, φ, β) from are temporarily held.
【0079】この実施例のX線走査を行うと、全ての投
影データP(s,h,φ,β)の中には、X線ビームの
方向が全てのスライス断面と略平行であるような二次元
投影データPL (s,h,φ,β)が含まれている。よ
って、フレームメモリ30に格納された全ての投影デー
タP(s,h,φ,β)から低周波成分の二次元投影デ
ータPL (s,h,φ,β)を選択的に読出して狭角度
データ収集部28aのフレームメモリに転送される。一
方、全ての投影データP(s,h,φ,β)は、各回転
角φ毎の二次元投影データPH (s,h,φ,β)とし
て、広角度データ収集部27aのフレームメモリに転送
されて夫々記憶される。そして、これらの二次元投影デ
ータPH (s,h,φ,β),PL (s,h,φ,β)
は先の第1の実施例と同じ処理が行われ、合成処理部2
9からは、被写体10の三次元断層画像が再構成する画
像のデータI(x,y,z)が出力される。When the X-ray scanning of this embodiment is performed, the direction of the X-ray beam in all the projection data P (s, h, φ, β) seems to be substantially parallel to all the slice sections. Two-dimensional projection data P L (s, h, φ, β) is included. Therefore, the two-dimensional projection data P L (s, h, φ, β) of the low frequency component is selectively read out from all the projection data P (s, h, φ, β) stored in the frame memory 30 and narrowed. It is transferred to the frame memory of the angle data collection unit 28a. On the other hand, all the projection data P (s, h, φ, β) are set as the two-dimensional projection data P H (s, h, φ, β) for each rotation angle φ as the frame memory of the wide-angle data collection unit 27a. And are stored in the memory. Then, these two-dimensional projection data P H (s, h, φ, β), P L (s, h, φ, β)
Performs the same processing as in the first embodiment described above, and the combining processing unit 2
9 outputs image data I (x, y, z) of an image reconstructed from a three-dimensional tomographic image of the subject 10.
【0080】即ち、この第4の実施例によれば、第1の
実施例がX線コーンビームの視野角度を狭角度と広角度
とにモード切換えしたのに対し、広角度のモードだけで
高周波数域と低周波数域の投影データを測定することが
できるので簡便な装置を提供できる。That is, according to the fourth embodiment, the view angle of the X-ray cone beam is switched between the narrow angle and the wide angle in the first embodiment, while the high angle is achieved only in the wide angle mode. Since the projection data in the frequency band and the low frequency band can be measured, a simple device can be provided.
【0081】但し、図13に示す演算部23は図1の演
算部23を変形したものであるが、図10又は図11に
示す演算部23にフレームメモリ30を付加した構成に
してもよい。However, the arithmetic unit 23 shown in FIG. 13 is a modification of the arithmetic unit 23 shown in FIG. 1, but the arithmetic unit 23 shown in FIG. 10 or 11 may be added with a frame memory 30.
【0082】尚、以上に説明した第1ないし第4の実施
例では、フィルタリングの関数は式(5),(6)及び
式(8),(9)に示した様に、ガウス関数型のものを
用いたが、これらの関数はある程度任意でよく、これら
の低周波フィルタ及び高周波フィルタが空間周波数に対
して互いに相補的(合成すれば1になるもの)であれば
よい。In the first to fourth embodiments described above, the filtering function is of the Gaussian function type as shown in Expressions (5) and (6) and Expressions (8) and (9). However, these functions may be arbitrary to the extent that these low-frequency filters and high-frequency filters are complementary to each other with respect to the spatial frequency (which becomes 1 when combined).
【0083】又、図3、図10、図11及び図13に示
すように、測定系の受け持つ周波数帯域を2つに分割し
たが、X線コーンビームの最大視野角が大きいほどクロ
ストークの周波数帯域が高くなるので、その測定系の受
け持つ周波数帯域を狭める必要がある。この場合には、
分割する周波数帯域の数を2つに限らず、3つ以上とし
てもよい。この場合にも、夫々の投影データPH (s,
h,φ)に含まれるクロストーク成分が無視できる周波
数帯域に限定するフィルタリングを行い、それらを合成
したとき全体として一様な周波数特性が得られるように
する。As shown in FIGS. 3, 10, 11, and 13, the frequency band covered by the measurement system was divided into two. The crosstalk frequency increased as the maximum viewing angle of the X-ray cone beam increased. Since the band becomes higher, it is necessary to narrow the frequency band covered by the measurement system. In this case,
The number of frequency bands to be divided is not limited to two and may be three or more. Also in this case, each projection data P H (s,
Filtering is performed so that the crosstalk component included in (h, φ) is limited to a frequency band that can be ignored, and when they are combined, uniform frequency characteristics can be obtained as a whole.
【0084】又、上述したように、円軌道に沿ってX線
走査するだけでなく、螺旋状の軌道に沿ってX線走査す
ることができるが、螺旋状の軌道に沿ってX線走査する
場合は、各周波数帯域の計測が被写体の測定すべき領域
をなるべく一様に走査するようにする。又、1つの螺旋
状軌道の代わりに、回転角度位相が異なる複数の螺旋状
軌道の組み合わせを採用してもよい。Further, as described above, not only X-ray scanning along a circular orbit but also X-ray scanning along a spiral orbit can be performed, but X-ray scanning along a spiral orbit is possible. In this case, the measurement of each frequency band scans the region of the subject to be measured as uniformly as possible. Further, instead of one spiral orbit, a combination of a plurality of spiral orbits having different rotation angle phases may be adopted.
【0085】又、走査は静止した被写体に対して測定系
を動かすようにしてもよいし、静止した測定系に対して
被写体を動かすようにしてもよい。Further, in scanning, the measurement system may be moved with respect to a stationary subject, or the subject may be moved with respect to a stationary measurement system.
【0086】又、複数の周波数帯域画像(投影データ)
を測定するには、同一の像検出器を用いて異なった条
件、たとえば像検出器の有効範囲を変更するなどして順
次測定してもよいし、有効範囲の異なる複数の像検出器
を適用してもよい。Further, a plurality of frequency band images (projection data)
In order to measure, the same image detector may be used to measure different conditions, for example, by changing the effective range of the image detector, or multiple image detectors with different effective ranges may be applied. You may.
【0087】又、コーンビームCTでは放射線が被写体
で散乱されたのち検出されるため、画像のコントラスト
が低下する傾向がある。コーンビームの視野角が大きい
ほど広い角度からの散乱線が計測されるために、この効
果による画質の劣化が著しい。このような場合には、こ
の散乱線の画像への寄与は主として低い空間周波数領域
にあるので、本発明の高周波画像では、高周波フィルタ
リングによってほとんどが除去することができる。一
方、低周波画像の計測では、像検出器の軸方向の視野を
制限するスリット型コリメータを用いることによって散
乱線の影響を低減することができる。Further, in the cone beam CT, radiation is scattered after being detected by the object and then detected, so that the contrast of the image tends to be lowered. The larger the viewing angle of the cone beam, the more scattered rays are measured from a wide angle, so the image quality is significantly degraded by this effect. In such a case, since the contribution of this scattered radiation to the image is mainly in the low spatial frequency region, most of the high frequency image of the present invention can be removed by high frequency filtering. On the other hand, in the measurement of low-frequency images, the influence of scattered rays can be reduced by using a slit collimator that limits the visual field in the axial direction of the image detector.
【0088】又、第1ないし第4の実施例は、放射線源
にX線管、像検出手段にイメージインテンシファイアを
適用したX線CT装置であるが、これに限定されるもの
ではない。例えば、放射線源にアイソトープ線源、像検
出手段にガンマカメラ、イメージングプレート、又はシ
ンチレータと光電子増倍管による像検出器、又は二次元
半導体位置センサ、又は固体撮像デバイスを適用しても
よい。又、放射線源に光発生器、像検出手段に二次元半
導体位置センサ、又は固体撮像デバイス、又は位置検出
型光増倍管を適用してもよい。更に又、放射線源に中性
子発生器、像検出手段に、シンチレータと光電子増倍管
による像検出器を適用してもよい。Although the first to fourth embodiments are X-ray CT apparatuses in which an X-ray tube is used as a radiation source and an image intensifier is used as an image detecting means, the present invention is not limited to this. For example, an isotope ray source may be applied to the radiation source, a gamma camera, an imaging plate, or an image detector using a scintillator and a photomultiplier, a two-dimensional semiconductor position sensor, or a solid-state imaging device may be applied to the image detecting means. Further, a light generator may be applied to the radiation source, a two-dimensional semiconductor position sensor, a solid-state imaging device, or a position detection type photomultiplier tube may be applied to the image detecting means. Furthermore, a neutron generator may be applied to the radiation source, and an image detector including a scintillator and a photomultiplier tube may be applied to the image detecting means.
【0089】[0089]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、求める三
次元画像の高周波成分及び低周波成分を夫々広視野角の
放射線が被写体を透過したときに得られる投影データ及
び、狭視野角の放射線が被写体を透過したときに得られ
る投影データを用いて、夫々別個に再構成してからこれ
らを合成して三次断層画像を得るもので、従来の二次元
断層画像再構成法を拡張した比較的簡単なアルゴリズム
に基いている。この結果、コンピュータシステムを適用
する等の場合に装置規模の低減化及び処理速度の向上を
図ることができる。As described above, according to the present invention, the high-frequency component and the low-frequency component of a desired three-dimensional image are projected data obtained when radiation with a wide viewing angle passes through a subject, and radiation with a narrow viewing angle. The projection data obtained when the object passes through the object is reconstructed separately and then combined to obtain a third-order tomographic image. It is based on a simple algorithm. As a result, it is possible to reduce the scale of the apparatus and improve the processing speed when applying a computer system.
【0090】更に、X線コーンビームの視野角が大きい
場合でも、広視野角の投影データのうち、画像のクロス
トークの原因となる低周波成分は高周波フィルタリング
によって除去されるので、高精細な三次元断層画像を再
構成することができる。Further, even when the viewing angle of the X-ray cone beam is large, low-frequency components that cause image crosstalk in the projection data with a wide viewing angle are removed by high-frequency filtering. The original tomographic image can be reconstructed.
【0091】更に、広視野角の放射線の透過によって得
られる投影データは、予め設定されている複数のスライ
ス断面に対して傾斜方向から透過する放射線に起因する
が、かかる投影データを重畳積分後に逆投影する際にス
ライス断面と逆投影ビームの交差部分における書込み濃
度分布関数によって投影データを補正するので、実際に
即してより精度の良い三次元断層画像を再構成すること
ができる。Further, the projection data obtained by the transmission of the radiation with the wide viewing angle is caused by the radiation transmitted from the inclination direction with respect to a plurality of preset slice sections, but the projection data is inverted after the superposition integration. Since the projection data is corrected by the writing density distribution function at the intersection of the slice cross section and the back projection beam upon projection, it is possible to reconstruct a more accurate three-dimensional tomographic image in actuality.
【0092】更に、図18に示すように、実際の測定で
は、被写体をX線コーンビーム内に完全に含めて広視野
角でのX線走査を行うことは困難である。例えば、人間
の頭部の三次元断層画像を再構成しようとすれば、必ず
首の部分等がX線コーンビームの範囲内となったり範囲
外となったりして、X線が一様に照射されない部分(図
16の斜線部分Uなど)が存在する。このような場合に
は、従来のコーンビームCTでは、かかる斜線部分Uが
正確な三次元断層画像を再構成することができないが、
本発明によれば、スライス断面毎の二次元断層画像を構
成してから、それらを合成して三次元断層画像を再構成
するので、各スライス断面間での画像のクロストークは
除去され、斜線部分Uがある場合にも歪みの少ない三次
元断層画像を再構成することができる。Further, as shown in FIG. 18, in actual measurement, it is difficult to completely include an object in the X-ray cone beam and perform X-ray scanning with a wide viewing angle. For example, if a three-dimensional tomographic image of a human head is to be reconstructed, the X-ray will be uniformly irradiated because the neck and the like are always inside or outside the X-ray cone beam range. There is a portion that is not covered (such as the shaded portion U in FIG. 16). In such a case, the conventional cone beam CT cannot reconstruct an accurate three-dimensional tomographic image with the shaded portion U,
According to the present invention, since a two-dimensional tomographic image for each slice section is constructed and then combined to reconstruct a three-dimensional tomographic image, crosstalk of the image between the slice sections is eliminated, and diagonal lines are drawn. Even when there is the portion U, a three-dimensional tomographic image with little distortion can be reconstructed.
【0093】そして、本発明は、例えばX線CT装置等
に適用することによって、医学、生物学分野における基
礎研究、臨床医学の分野における疾患の診断、産業分野
における非破壊検査等において極めて優れた効果を発揮
するものである。By applying the present invention to, for example, an X-ray CT apparatus, it is extremely excellent in basic research in the fields of medicine and biology, diagnosis of diseases in the field of clinical medicine, non-destructive inspection in the field of industry, and the like. It is effective.
【図1】本発明の第1の実施例の構成を示すブロック図
である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
【図2】図1の要部構成を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a main configuration of FIG.
【図3】図1中の演算部の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a calculation unit in FIG.
【図4】第1の実施例の広角度データ解析時の動作を説
明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an operation during wide angle data analysis according to the first embodiment.
【図5】第1の実施例の狭角度データ解析時の動作を説
明するための説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an operation during narrow angle data analysis according to the first embodiment.
【図6】シェップローガンの再構成フィルタの実空間特
性を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a real space characteristic of a reconstruction filter of Shepp-Logan.
【図7】書込み関数の機能を説明するための説明図であ
る。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a function of a write function.
【図8】第1の実施例で適用される再構成フィルタの実
空間特性を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing real space characteristics of a reconstruction filter applied in the first embodiment.
【図9】第1の実施例の逆投影処理の原理を説明するた
めの説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the principle of backprojection processing according to the first embodiment.
【図10】第2の実施例の要部構成を示すブロック図で
ある。FIG. 10 is a block diagram showing a main configuration of a second embodiment.
【図11】第3の実施例の要部構成を示すブロック図で
ある。FIG. 11 is a block diagram showing a main configuration of a third embodiment.
【図12】第4の実施例におけるX線走査の原理を説明
するための説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the principle of X-ray scanning in the fourth embodiment.
【図13】第4の実施例の要部構成を示すブロック図で
ある。FIG. 13 is a block diagram showing a main configuration of a fourth embodiment.
【図14】従来の透過型二次元断層撮影装置の原理を示
す原理説明図である。FIG. 14 is a principle explanatory view showing a principle of a conventional transmission type two-dimensional tomography apparatus.
【図15】従来の透過型二次元断層撮影装置における投
影データの発生原理を示す原理説明図である。FIG. 15 is a principle explanatory diagram showing a generation principle of projection data in a conventional transmission type two-dimensional tomography apparatus.
【図16】従来のコーンビーム型CT装置の原理を示す
原理説明図である。FIG. 16 is a principle explanatory view showing the principle of a conventional cone-beam CT apparatus.
【図17】従来のコーンビーム型CT装置に必要とされ
るX線管の焦点の軌道を表わす説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing a trajectory of a focus of an X-ray tube required for a conventional cone-beam CT apparatus.
【図18】従来のコーンビーム型CT装置における問題
点を説明する為の説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining a problem in the conventional cone-beam CT apparatus.
10…被写体、11…試料台、12…駆動装置、13…
試料台駆動部、14…位置検出部、15…X線管、1
6,21…コリメータ、17…高圧発生部、18,22
…コリメータ駆動部、23…演算部、24…システム制
御部、25…入力部、26…表示部、27…広角度デー
タ解析部、27a…広角度データ収集部、27b…重畳
積分部、27c…逆投影処理部、27d…高周波フィル
タリング部、27e…高周波フィルタリング機能を備え
た重畳積分部、28…狭角度データ解析部、28a…狭
角度データ収集部、28b…重畳積分部、28c…逆投
影処理部、28d…低周波フィルタリング部、28e…
低周波フィルタリング機能を備えた重畳積分部、29…
合成処理部、30…フレームメモリ。10 ... Subject, 11 ... Sample stand, 12 ... Drive device, 13 ...
Sample stage drive unit, 14 ... Position detection unit, 15 ... X-ray tube, 1
6, 21 ... Collimator, 17 ... High-voltage generator, 18, 22
... Collimator drive section, 23 ... Calculation section, 24 ... System control section, 25 ... Input section, 26 ... Display section, 27 ... Wide angle data analysis section, 27a ... Wide angle data collection section, 27b ... Superposed integration section, 27c ... Backprojection processing unit, 27d ... High-frequency filtering unit, 27e ... Superimposition integration unit having high-frequency filtering function, 28 ... Narrow angle data analysis unit, 28a ... Narrow angle data collection unit, 28b ... Superposition integration unit, 28c ... Backprojection processing Section, 28d ... Low-frequency filtering section, 28e ...
Superimposed integrator with low frequency filtering function, 29 ...
Composition processing unit, 30 ... Frame memory.
Claims (11)
でコーン状に放射する放射線源と、 該被写体内を透過した透過放射線を二次元的に検出する
ことにより、二次元投影データを発生する像検出手段
と、 該放射線及び像検出手段又は被写体のいずれか一方を螺
旋状の軌道又は複数の円状の軌道に沿って相対回転させ
つつ該軌道面と直交する方向に相対移動出来る駆動手段
と、 上記放射線源が上記被写体全体を包含する広視野角のコ
ーン状の放射線を放射させた状態で、上記駆動手段が上
記相対回転駆動を行うときに、所定の回転角毎に上記像
検出手段が検出する第1の二次元投影データを入力し、
第1の二次元投影データに所定の再構成フィルタを重畳
積分して得られる新たな二次元投影データに基いて、予
め設定されている複数のスライス断面に対応する逆投影
画像を形成すると共に、逆投影画像の所定の高周波成分
に基いて各々のスライス断面に対応する二次元断層画像
を再構成する広角度データ解析手段と、 上記放射線源が上記被写体の一部分に対して放射させた
状態で、上記駆動手段が上記相対回転駆動及び上記相対
移動を行うときに、所定の回転角毎に上記像検出手段が
検出する第2の二次元投影データを入力し、第2の二次
元投影データに所定の再構成フィルタを重畳積分して得
られる新たな二次元投影データに基いて、予め設定され
ている複数のスライス断面に対応する逆投影画像を形成
すると共に、逆投影画像の所定の低周波成分に基いて各
々のスライス断面に対応する二次元断層画像を再構成す
る狭角度データ解析手段と、 上記広角度データ解析手段と狭角度データ解析手段で再
構成された上記両二次元断層画像を合成して三次元断層
画像を再構成する構成処理手段と、を具備することを特
徴とする透過型三次元断層撮影装置。1. A two-dimensional projection data is generated by two-dimensionally detecting a radiation source that radiates a radiation in a cone shape at an arbitrary viewing angle to a subject and a transmitted radiation transmitted through the subject. Image detecting means, and a driving means capable of relatively moving either the radiation and the image detecting means or the subject along a spiral orbit or a plurality of circular orbits and relatively moving in a direction orthogonal to the orbital plane. And when the drive means performs the relative rotation drive in a state where the radiation source emits cone-shaped radiation with a wide viewing angle that covers the entire subject, the image detection means for each predetermined rotation angle. Input the first 2D projection data detected by
Based on the new two-dimensional projection data obtained by superimposing and integrating a predetermined reconstruction filter on the first two-dimensional projection data, while forming a back projection image corresponding to a plurality of preset slice sections, Wide-angle data analysis means for reconstructing a two-dimensional tomographic image corresponding to each slice section based on a predetermined high-frequency component of the backprojection image, and in a state in which the radiation source irradiates a part of the subject, When the drive means performs the relative rotation drive and the relative movement, the second two-dimensional projection data detected by the image detection means is input for each predetermined rotation angle, and the second two-dimensional projection data is predetermined. Based on the new two-dimensional projection data obtained by superimposing and integrating the reconstruction filter of, a backprojection image corresponding to a plurality of preset slice sections is formed, and a predetermined backprojection image Narrow angle data analysis means for reconstructing a two-dimensional tomographic image corresponding to each slice section based on low frequency components, and the two-dimensional tomographic images reconstructed by the wide angle data analysis means and the narrow angle data analysis means A transmission type three-dimensional tomography apparatus, comprising: a configuration processing unit that synthesizes images to reconstruct a three-dimensional tomographic image.
でコーン状に放射する放射線源と、 該被写体内を透過した透過放射線を二次元的に検出する
ことにより、二次元投影データを発生する像検出手段
と、 該放射線及び像検出手段又は被写体のいずれか一方を螺
旋状の軌道又は複数の円状の軌道に沿って相対回転させ
つつ該軌道面と直交する方向に相対移動出来る駆動手段
と、 上記放射線源が上記被写体全体を包含する広視野角のコ
ーン状の放射線を放射させた状態で、上記駆動手段が上
記相対回転駆動を行うときに、所定の回転角毎に上記像
検出手段が検出する第1の二次元投影データを入力し、
第1の二次元投影データに所定の再構成フィルタを重畳
積分して得られる新たな二次元投影データの所定の高周
波成分に基いて、予め設定されている複数のスライス断
面に対応する逆投影画像を形成することにより、各々の
スライス断面に対応する二次元断層画像を再構成する広
角度データ解析手段と、 上記放射線源が上記被写体の一部分に対して放射させた
状態で、上記駆動手段が上記相対回転駆動及び上記相対
移動を行うときに、所定の回転角毎に上記像検出手段が
検出する第2の二次元投影データを入力し、第2の二次
元投影データに所定の再構成フィルタを重畳積分して得
られる新たな二次元投影データの所定の低周波成分に基
いて、予め設定されている複数のスライス断面に対応す
る逆投影画像を形成することにより、各々のスライス断
面に対応する二次元断層画像を再構成する狭角度データ
解析手段と、 上記広角度データ解析手段と狭角度データ解析手段で再
構成された上記両二次元断層画像を合成して三次元断層
画像を再構成する構成処理手段と、を具備することを特
徴とする透過型三次元断層撮影装置。2. A two-dimensional projection data is generated by two-dimensionally detecting a radiation source that radiates radiation to a subject in a cone shape at an arbitrary viewing angle and transmitted radiation that has passed through the subject. Image detecting means, and a driving means capable of relatively moving either the radiation and the image detecting means or the subject along a spiral orbit or a plurality of circular orbits and relatively moving in a direction orthogonal to the orbital plane. And when the drive means performs the relative rotation drive in a state where the radiation source emits cone-shaped radiation with a wide viewing angle that covers the entire subject, the image detection means for each predetermined rotation angle. Input the first 2D projection data detected by
A backprojection image corresponding to a plurality of preset slice sections based on a predetermined high-frequency component of new two-dimensional projection data obtained by superposing and integrating a predetermined reconstruction filter on the first two-dimensional projection data By forming a wide angle data analysis means for reconstructing a two-dimensional tomographic image corresponding to each slice cross section, and in a state where the radiation source irradiates a part of the subject, the drive means is When performing the relative rotation drive and the relative movement, the second two-dimensional projection data detected by the image detecting means is input for each predetermined rotation angle, and a predetermined reconstruction filter is input to the second two-dimensional projection data. By forming a backprojection image corresponding to a plurality of preset slice sections based on a predetermined low-frequency component of new two-dimensional projection data obtained by superimposing integration, A narrow-angle data analysis means for reconstructing a two-dimensional tomographic image corresponding to a chair cross section, a three-dimensional tomographic image by combining the two-dimensional tomographic images reconstructed by the wide-angle data analysis means and the narrow-angle data analysis means. A transmission type three-dimensional tomography apparatus, comprising: a configuration processing unit that reconstructs an image.
でコーン状に放射する放射線源と、 該被写体内を透過した透過放射線を二次元的に検出する
ことにより、二次元投影データを発生する像検出手段
と、 該放射線及び像検出手段又は被写体のいずれか一方を螺
旋状の軌道又は複数の円状の軌道に沿って相対回転させ
つつ該軌道面と直交する方向に相対移動出来る駆動手段
と、 上記放射線源が上記被写体全体を包含する広視野角のコ
ーン状の放射線を放射させた状態で、上記駆動手段が上
記相対回転駆動を行うときに、所定の回転角毎に上記像
検出手段が検出する第1の二次元投影データを入力し、
第1の二次元投影データに所定の再構成フィルタリング
及び所定低周波成分除去フィルタリング処理を行うこと
により新たな二次元投影データを形成すると共に、該新
たな二次元投影データに基いて、予め設定されている複
数のスライス断面に対応する逆投影画像を形成すること
により、各々のスライス断面に対応する二次元断層画像
を再構成する広角度データ解析手段と、 上記放射線源が上記被写体の一部分に対して放射させた
状態で、上記駆動手段が上記相対回転駆動及び上記相対
移動を行うときに、所定の回転角毎に上記像検出手段が
検出する第2の二次元投影データを入力し、第2の二次
元投影データに所定の再構成フィルタリング及び所定高
周波成分除去フィルタリング処理を行うことにより新た
な二次元投影データを形成すると共に、該新たな二次元
投影データに基いて、予め設定されている複数のスライ
ス断面に対応する逆投影画像を形成することにより、各
々のスライス断面に対応する二次元断層画像を再構成す
る狭角度データ解析手段と、 上記広角度データ解析手段と狭角度データ解析手段で再
構成された上記両二次元断層画像を合成して三次元断層
画像を再構成する構成処理手段と、を具備することを特
徴とする透過型三次元断層撮影装置。3. A two-dimensional projection data is generated by two-dimensionally detecting a radiation source that radiates a radiation in a cone shape at an arbitrary viewing angle to a subject and a transmitted radiation transmitted through the subject. Image detecting means, and a driving means capable of relatively moving either the radiation and the image detecting means or the subject along a spiral orbit or a plurality of circular orbits and relatively moving in a direction orthogonal to the orbital plane. And when the drive means performs the relative rotation drive in a state where the radiation source emits cone-shaped radiation with a wide viewing angle that covers the entire subject, the image detection means for each predetermined rotation angle. Input the first 2D projection data detected by
New two-dimensional projection data is formed by performing predetermined reconstruction filtering and predetermined low-frequency component removal filtering processing on the first two-dimensional projection data, and is preset based on the new two-dimensional projection data. Wide-angle data analysis means for reconstructing a two-dimensional tomographic image corresponding to each slice section by forming a backprojection image corresponding to a plurality of slice sections, and the radiation source for a part of the subject. The second two-dimensional projection data detected by the image detecting means is input at each predetermined rotation angle when the driving means performs the relative rotation driving and the relative movement in the state of being emitted by the second driving means. When new 2D projection data is formed by performing predetermined reconstruction filtering and predetermined high frequency component removal filtering processing on the 2D projection data of Together, based on the new two-dimensional projection data, a backprojection image corresponding to a plurality of preset slice sections is formed to reconstruct a two-dimensional tomographic image corresponding to each slice section. An angle data analysis means; and a configuration processing means for reconstructing a three-dimensional tomographic image by synthesizing the two-dimensional tomographic images reconstructed by the wide-angle data analyzing means and the narrow-angle data analyzing means. A transmission type three-dimensional tomography apparatus characterized by the following.
広視野角のコーン状の放射線を放射する放射線源と、 該被写体内を透過した透過放射線を二次元的に検出する
ことにより、二次元投影データを発生する像検出手段
と、 該放射線源と像検出手段を被写体の所定原点を中心とし
て所定方向に対向移動させつつ、該被写体に対して該放
射線源及び像検出手段を螺旋状の軌道又は複数の円状の
軌道に沿って相対回転出来る駆動手段と、 上記相対回転によって上記像検出手段が検出する所定回
転角毎に得られる第1の二次元投影データを入力し、第
1の二次元投影データに所定の再構成フィルタを重畳積
分して得られる新たな二次元投影データに基いて、予め
設定されている複数のスライス断面に対応する逆投影画
像を形成すると共に、逆投影画像の所定の高周波成分に
基いて各々のスライス断面に対応する二次元断層画像を
再構成する広角度データ解析手段と、 上記二次元投影データの内、予め決められた複数のスラ
イス断面に対して略水平に透過した第2の二次元投影デ
ータを入力し、第2の二次元投影データに所定の再構成
フィルタを重畳積分して得られる新たな二次元投影デー
タに基いて、予め設定されている複数のスライス断面に
対応する逆投影画像を形成すると共に、逆投影画像の所
定の低周波成分に基いて各々のスライス断面に対応する
二次元断層画像を再構成する狭角度データ解析手段と、 上記広角度データ解析手段と狭角度データ解析手段で再
構成された上記両二次元断層画像を合成して三次元断層
画像を再構成する構成処理手段と、を具備することを特
徴とする透過型三次元断層撮影装置。4. A two-dimensional object, comprising: a radiation source that radiates a cone-shaped radiation having a wide viewing angle that covers the entire subject, and two-dimensionally detecting transmitted radiation that has passed through the subject. Image detecting means for generating projection data, and the radiation source and the image detecting means are opposed to each other in a predetermined direction around a predetermined origin of the subject, and the radiation source and the image detecting means are spirally orbited with respect to the subject. Alternatively, the driving means capable of relative rotation along a plurality of circular orbits, and the first two-dimensional projection data obtained at each predetermined rotation angle detected by the image detection means by the relative rotation are input, and the first second Based on the new two-dimensional projection data obtained by superimposing and integrating a predetermined reconstruction filter on the three-dimensional projection data, a backprojection image corresponding to a plurality of preset slice sections is formed and the backprojection image is formed. Wide-angle data analysis means for reconstructing a two-dimensional tomographic image corresponding to each slice section based on a predetermined high-frequency component of the image, and among the two-dimensional projection data, a plurality of predetermined slice sections Based on new two-dimensional projection data obtained by inputting the second two-dimensional projection data transmitted substantially horizontally and superimposing and integrating a predetermined reconstruction filter on the second two-dimensional projection data, Forming a backprojection image corresponding to a plurality of slice sections, narrow angle data analysis means for reconstructing a two-dimensional tomographic image corresponding to each slice section based on a predetermined low-frequency component of the backprojection image, And a configuration processing unit configured to combine the two-dimensional tomographic images reconstructed by the wide-angle data analyzing unit and the narrow-angle data analyzing unit to reconstruct a three-dimensional tomographic image. Over-type three-dimensional tomography apparatus.
広視野角のコーン状の放射線を放射する放射線源と、 該被写体内を透過した透過放射線を二次元的に検出する
ことにより、二次元投影データを発生する像検出手段
と、 該放射線源と像検出手段を被写体の所定原点を中心とし
て所定方向に対向移動させつつ、該被写体に対して該放
射線源及び像検出手段を螺旋状の軌道又は複数の円状の
軌道に沿って相対回転出来る駆動手段と、 上記相対回転によって上記像検出手段が検出する所定回
転角毎に得られる第1の二次元投影データを入力し、第
1の二次元投影データに所定の再構成フィルタを重畳積
分して得られる新たな二次元投影データの所定の高周波
成分に基いて、予め設定されている複数のスライス断面
に対応する逆投影画像を形成することにより、各々のス
ライス断面に対応する二次元断層画像を再構成する広角
度データ解析手段と、 上記二次元投影データの内、予め決められた複数のスラ
イス断面に対して略水平に透過した第2の二次元投影デ
ータを入力し、第2の二次元投影データに所定の再構成
フィルタを重畳積分して得られる新たな二次元投影デー
タの所定の低周波成分に基いて、予め設定されている複
数のスライス断面に対応する逆投影画像を形成すること
により、各々のスライス断面に対応する二次元断層画像
を再構成する狭角度データ解析手段と、 上記広角度データ解析手段と狭角度データ解析手段で再
構成された上記両二次元断層画像を合成して三次元断層
画像を再構成する構成処理手段と、を具備することを特
徴とする透過型三次元断層撮影装置。5. A two-dimensional object is obtained by two-dimensionally detecting a radiation source that radiates a cone-shaped radiation having a wide viewing angle that covers the entire subject and two-dimensionally the transmitted radiation that has passed through the subject. Image detecting means for generating projection data, and the radiation source and the image detecting means are opposed to each other in a predetermined direction around a predetermined origin of the subject, and the radiation source and the image detecting means are spirally orbited with respect to the subject. Alternatively, the driving means capable of relative rotation along a plurality of circular orbits, and the first two-dimensional projection data obtained at each predetermined rotation angle detected by the image detection means by the relative rotation are input, and the first second A backprojection image corresponding to a plurality of preset slice sections is formed based on a predetermined high-frequency component of new two-dimensional projection data obtained by superimposing and integrating a predetermined reconstruction filter on the three-dimensional projection data. By doing so, wide-angle data analysis means for reconstructing a two-dimensional tomographic image corresponding to each slice section, and of the above-mentioned two-dimensional projection data, is transmitted substantially horizontally to a plurality of predetermined slice sections. The second two-dimensional projection data is input, and preset based on a predetermined low-frequency component of new two-dimensional projection data obtained by superimposing and integrating a predetermined reconstruction filter on the second two-dimensional projection data. Narrow angle data analyzing means for reconstructing a two-dimensional tomographic image corresponding to each slice section by forming a backprojection image corresponding to a plurality of slice sections, and the wide angle data analyzing means and narrow angle data A transmission type three-dimensional tomography apparatus comprising: a configuration processing unit configured to reconstruct a three-dimensional tomographic image by synthesizing the two two-dimensional tomographic images reconstructed by an analyzing unit.
広視野角のコーン状の放射線を放射する放射線源と、 該被写体内を透過した透過放射線を二次元的に検出する
ことにより、二次元投影データを発生する像検出手段
と、 該放射線源と像検出手段を被写体の所定原点を中心とし
て所定方向に対向移動させつつ、該被写体に対して該放
射線源及び像検出手段を螺旋状の軌道又は複数の円状の
軌道に沿って相対回転出来る駆動手段と、 上記相対回転によって上記像検出手段が検出する所定回
転角毎に得られる第1の二次元投影データを入力し、第
1の二次元投影データに所定の再構成フィルタリング及
び所定低周波成分除去フィルタリング処理を行うことに
より新たな二次元投影データを形成すると共に、該新た
な二次元投影データに基いて、予め設定されている複数
のスライス断面に対応する逆投影画像を形成することに
より、各々のスライス断面に対応する二次元断層画像を
再構成する広角度データ解析手段と、 上記二次元投影データの内、予め決められた複数のスラ
イス断面に対して略水平に透過した第2の二次元投影デ
ータを入力し、第2の二次元投影データに所定の再構成
フィルタリング及び所定高周波成分除去フィルタリング
処理を行うことにより新たな二次元投影データを形成す
ると共に、該新たな二次元投影データに基いて、予め設
定されている複数のスライス断面に対応する逆投影画像
を形成することにより、各々のスライス断面に対応する
二次元断層画像を再構成する狭角度データ解析手段と、 上記広角度データ解析手段と狭角度データ解析手段で再
構成された上記両二次元断層画像を合成して三次元断層
画像を再構成する構成処理手段と、を具備することを特
徴とする透過型三次元断層撮影装置。6. A two-dimensional object, comprising: a radiation source that emits cone-shaped radiation having a wide viewing angle that covers the entire subject and two-dimensionally detecting transmitted radiation that has passed through the subject. Image detecting means for generating projection data, and the radiation source and the image detecting means are opposed to each other in a predetermined direction around a predetermined origin of the subject, and the radiation source and the image detecting means are spirally orbited with respect to the subject. Alternatively, the driving means capable of relative rotation along a plurality of circular orbits, and the first two-dimensional projection data obtained at each predetermined rotation angle detected by the image detection means by the relative rotation are input, and the first second Forming new two-dimensional projection data by performing predetermined reconstruction filtering and predetermined low frequency component removal filtering processing on the two-dimensional projection data, and based on the new two-dimensional projection data, Wide-angle data analysis means for reconstructing a two-dimensional tomographic image corresponding to each slice section by forming a backprojection image corresponding to a plurality of preset slice sections; , Inputting the second two-dimensional projection data transmitted substantially horizontally with respect to a plurality of predetermined slice sections, and performing predetermined reconstruction filtering and predetermined high-frequency component removal filtering processing on the second two-dimensional projection data By forming new two-dimensional projection data by, by forming a back-projection image corresponding to a plurality of preset slice sections based on the new two-dimensional projection data, to each slice section Narrow angle data analysis means for reconstructing the corresponding two-dimensional tomographic image, and reconstructed by the wide angle data analysis means and the narrow angle data analysis means. Transmission type three-dimensional tomography apparatus characterized by comprising a structure processing means for reconstructing a three-dimensional tomographic image by combining the two two-dimensional tomographic image.
次元投影データに対して、逆投影の際に投影データを書
き込むビームが前記予め設定されているスライス断面と
交差する部分における書き込み濃度の分布に対応する分
布関数を重畳することを特徴とする請求項1ないし請求
項6のいずれか1項記載の透過型三次元断層撮影装置。7. The wide-angle data analysis means determines a writing density of a new two-dimensional projection data at a portion where a beam for writing projection data at the time of back projection intersects with the preset slice cross section. The transmission type three-dimensional tomography apparatus according to claim 1, wherein a distribution function corresponding to the distribution is superimposed.
手段はX線イメージングインテンシファイアであること
を特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項記
載の透過型三次元断層撮影装置。8. The transmission type three-dimensional structure according to claim 1, wherein the radiation source is an X-ray generator, and the image detection means is an X-ray imaging intensifier. Tomography equipment.
像検出手段は、ガンマカメラ、又はイメージングプレー
ト、又はシンチレータと光電子増倍管による像検出器、
又は二次元半導体位置センサ、又は固体撮像デバイスか
ら成ることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいず
れか1項記載の透過型三次元断層撮影装置。9. The radiation source is an isotope source, the image detecting means is a gamma camera, or an imaging plate, or an image detector using a scintillator and a photomultiplier tube.
Alternatively, the transmission type three-dimensional tomography apparatus according to any one of claims 1 to 6, comprising a two-dimensional semiconductor position sensor or a solid-state imaging device.
手段は、二次元半導体位置センサ、又は固体撮像デバイ
ス、又は位置検出型光電子増倍管から成ることを特徴と
する請求項1ないし請求項6のいずれか1項記載の透過
型三次元断層撮影装置。10. The radiation source is a light generator, and the image detecting means is a two-dimensional semiconductor position sensor, a solid-state imaging device, or a position detection type photomultiplier tube. Item 7. The transmission type three-dimensional tomography apparatus according to any one of items 6.
検出手段は、シンチレータと光電子増倍管による像検出
器であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のい
ずれか1項記載の透過型三次元断層撮影装置。11. The radiation source is a neutron generator, and the image detecting means is an image detector including a scintillator and a photomultiplier tube, according to any one of claims 1 to 6. Transmission type three-dimensional tomography device.
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