JPH09327454A - 差分像撮像方法およびx線ct装置 - Google Patents

差分像撮像方法およびx線ct装置

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JPH09327454A
JPH09327454A JP8149435A JP14943596A JPH09327454A JP H09327454 A JPH09327454 A JP H09327454A JP 8149435 A JP8149435 A JP 8149435A JP 14943596 A JP14943596 A JP 14943596A JP H09327454 A JPH09327454 A JP H09327454A
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晴広 明田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確な造影画像を得る差分像撮像方法および
X線CT装置を実現する。 【解決手段】 ヘリカルスキャンX線CT装置におい
て、被検体OBの同一スライス位置について、多列検出
器アレイの各列の検出器アレイ61,62を通じて得ら
れた各群のデータの間の実質的な差分に基づいて差分画
像を生成する差分画像生成手段を具備することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、差分像撮像方法お
よびX線CT(Computed Tomography) 装置に関し、特
に、例えば造影剤等を用いて血管等の撮像を行うときの
差分像撮像方法およびX線CT装置に関する。
【0002】
【従来の技術】X線CT装置を用いて例えば被検体の血
管等を撮像しようとした場合、先ず造影剤注入前の被検
体をスキャンしてその断層像(プレーン(plane) 画像)
を撮像し、次に造影剤を注入して所定時間(数十秒程
度)後に同一部位をスキャンして断層像(造影画像)を
撮像し、両画像の差分(サブトラクション(subtractio
n))を求めるようにしている。これによって両画像に共
通する部分が消去されて造影剤が行き渡った部分すなわ
ち血管像だけが描出される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この場合、2つのスキ
ャンの間に時間があくので、その間の呼吸動作等により
被検体内の組織が移動するのが避けられない。このた
め、差分をとったとき組織の位置変化による差分画像も
発生する。この差分画像は造影剤に無関係な画像であ
り、画像の正しい読影を妨げる。
【0004】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、正確な造影画像を得る差分
像撮像方法およびX線CT装置を実現することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
〔1〕課題を解決するための第1の発明は、X線照射源
とそれに対向するX線検出器によって被検体をヘリカル
スキャンして得られたデータに基づいて画像を生成する
X線CT装置における差分像撮像方法であって、被検体
の同一部位を複数回連続的にスキャンして得られる各回
のデータの間の実質的な差分に基づいて差分画像を生成
することを特徴とする差分像撮像方法である。
【0006】課題を解決するための第1の発明によれ
ば、被検体の同一部位を複数回連続的にスキャンして得
られる各回のデータの間の実質的な差分に基づいて差分
画像を生成するようにしたので、差分を求めるデータの
間の時間差を短縮でき、それによって正確な造影画像を
得る差分像撮像方法を実現することができる。
【0007】なお、課題を解決するための第1の発明に
おいて、「実質的な差分」とは、少なくとも、各回のデ
ータの間の差分または各回のデータに基づいてそれぞれ
生成された画像の差分を意味するものとする。
【0008】〔2〕課題を解決するための第2の発明
は、X線照射源と、前記X線照射源と対向し多数のX線
検出器を1列に配設した検出器アレイをN(≧2)列並
設してなる多列検出器アレイと、前記多列検出器アレイ
の並設方向に沿って被検体を相対的に直線移動させると
共に被検体の周りに前記X線照射源を連続的に回転させ
ながら前記多列検出器アレイを通じてデータを収集する
データ収集手段と、前記データ収集手段が収集したデー
タに基づいて画像を生成する画像生成手段とを有するX
線CT装置であって、被検体の同一部位について前記多
列検出器アレイの各列の検出器アレイを通じて得られた
各群のデータの間の実質的な差分に基づいて差分画像を
生成する差分画像生成手段を具備することを特徴とする
X線CT装置である。
【0009】課題を解決するための第2の発明によれ
ば、被検体の同一部位について多列検出器アレイの各列
の検出器アレイを通じて得られた各群のデータの間の実
質的な差分に基づいて差分画像を生成するようにしたの
で、差分を求めるデータの間の時間差を短縮でき、それ
によって正確な造影画像を得るX線CT装置を実現する
ことができる。
【0010】課題を解決するための第2の発明におい
て、前記差分画像生成手段は前記各群のデータの間の差
分に基づいて差分画像を生成することが、差分画像の生
成を高速化する点で好ましい。
【0011】また、課題を解決するための第2の発明に
おいて、前記差分画像生成手段は前記各回のデータに基
づいてそれぞれ生成された画像の差分に基づいて差分画
像を生成することが、それぞれの画像の微調整によって
より精密な差分画像を求める点で好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。
【0013】〔全体構成〕図1にX線CT装置のブロッ
ク図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例であ
る。なお、本装置の構成によって本発明の装置に関する
実施の形態の一例が示される。また、本装置の動作によ
って本発明の方法に関する実施の形態の一例が示され
る。
【0014】図1において、X線CT装置100は、操
作コンソール(console) 1と、撮影テーブル(table) 1
0と、走査ガントリ(gantry)20とを具備している。操
作コンソール1は、操作者の指示や情報等を入力する入
力装置2と、ヘリカルスキャン(helical scan)処理や画
像再構成(画像生成)処理等を実行する中央処理装置3
と、制御信号等を撮影テーブル10や走査ガントリ20
へ出力する制御インタフェース(interface) 4と、走査
ガントリ20で取得したデータを収集するデータ収集バ
ッファ(buffer)5と画像等を表示するCRT(cathod-ra
y tube) 6と、各種のデータやプログラムを記憶する記
憶装置7とを具備している。
【0015】撮影テーブル10は、図示しない被検体を
載せて体軸方向に移動できるようになっている。走査ガ
ントリ20は、X線管30と、X線ビーム(beam)を形成
するコリメータ(collimater)50と、2列検出器アレイ
(array) 60と、X線照射タイミングや強度を調整する
X線コントローラ(controller)21と、コリメータ50
のX線通過開口を調整するコリメータコントローラ22
と、2列検出器アレイ60が検出したデータを収集する
データ収集部23と、被検体の体軸の周りにX線管30
や2列検出器アレイ60等を回転させる回転コントロー
ラ24とを具備している。
【0016】ここで、X線管30は本発明におけるX線
照射源の実施の形態の一例である。2列検出器アレイ6
0は本発明におけるX線検出器および多列検出器アレイ
の実施の形態の一例である。なお、検出器アレイは2列
に限るものではなく3列以上の多列であっても良い。
【0017】走査ガントリ20は本発明におけるデータ
収集手段の実施の形態の一例である。中央処理装置3は
本発明における画像生成手段および差分画像生成手段の
実施の形態の一例である。
【0018】図2に、2列検出器アレイ60の概念的構
成を示す。この2列検出器アレイ60は、第1列の検出
器アレイ61と第2列の検出器アレイ62を一体化した
ものである。第1列の検出器アレイ61は、多数(例え
ば1000個)のX線検出器61(i)を円弧状に配列
した多チャンネルの検出器アレイを形成している。
【0019】同様に、第2列の検出器アレイ62も多数
のX線検出器62(i)を円弧状に配列した多チャンネ
ルの検出器アレイを形成している。ここで、iはチャン
ネル番号でありi=1〜Iである。
【0020】X線検出器61(i),62(i)は例え
ばシンチレーション(scintillation) X線検出器や半導
体X線検出器等の固体検出器によって構成される。図3
は、X線管30およびコリメータ50と2列検出器アレ
イ60の相互関係の説明図である。なお、図3の(a)
は正面図、(b)は側面図である。
【0021】X線管30から放射されたX線は、コリメ
ータ50により偏平な扇状のX線ビームXrに成形さ
れ、2列検出器アレイ60の第1列の検出器アレイ61
と第2列の検出器アレイ62に均等に照射される。
【0022】ここで、X線管30の焦点と2列検出器ア
レイ60の中心とを結ぶ直線Lを角度基準軸という。ま
た、X線管30の焦点と個々のX線検出器61(i),
62(i)とを結ぶ直線が、角度基準軸Lに対してなす
角度をチャンネル角度γという。
【0023】2列検出器アレイ60の中心のX線検出器
61(I/2)および62(I/2)ではチャンネル角
度はγ=0である。2列検出器アレイ60の図中左端の
X線検出器61(1),62(1)ではチャンネル角度
はγ=−γmである。2列検出器アレイ60の図中右端
のX線検出器61(I),62(I)ではチャンネル角
度はγ=+γmである。
【0024】チャンネル番号iとチャンネル角度γは1
対1に対応しているので、説明の都合上、以下では、X
線検出器61(i),62(i)をX線検出器61
(γ),62(γ)と表現する。
【0025】X線ビームXrの扇面に体軸を直交させて
被検体が搬入される。この状態を図4に示す。同図に示
すように、扇状のX線ビームXrによってスライスされ
た被検体の投影像が2列検出器アレイ60に投射されそ
のデータが測定される。
【0026】被検体OBのISOセンタにおけるX線ビ
ームXrの厚みがスライス厚Tを与える。X線ビームX
rはスライス厚Tを2等分する形で検出器アレイ61と
62に照射される。すなわち、各検出器アレイ当たりの
スライス厚はth=T/2である。
【0027】X線管30、コリメータ50および2列検
出器アレイ60はこのような関係を保ったまま被検体O
Bの周りを連続的に回転し、その間に被検体OBを載せ
た撮影テーブル10が体軸方向に連続的に直線送りされ
てヘリカルスキャンが行われる。ヘリカルスキャンの1
回転当たり複数(例えば1000)のビュー角度で被検
体の投影データが収集される。
【0028】〔ビューデータの収集〕図5は、ビュー角
度の説明図である。X線管30および2列検出器アレイ
60が回転した一つの角度位置において角度基準軸Lが
垂直軸となす角度βを絶対ビュー角度という。所望の画
像生成位置での絶対ビュー角度をβ=β0 とするとき、
θ=β−β0 を相対ビュー角度という。
【0029】チャンネル角度γのX線検出器により相対
ビュー角度θで収集したデータをD(γ,θ)で表す。
例えば、γ=0ならD(0,θ)であり、γ=−γmな
らD(−γm,θ)であり、γ=+γmならD(+γ
m,θ)である。
【0030】図6は、対向ビューのデータの説明図であ
る。図6において、(a)に示すデータD(−γm,
θ)に着目するとき、ヘリカルスキャンの直線移動軸上
これに最も近い対向ビューのデータは、(b)に示すよ
うに、画像生成位置より前側で得られるデータD(+γ
m,θ’)、または、(c)に示すように画像生成位置
より後側で得られるデータD(+γm,θ’’)とな
る。ここで、θ’=θ−π−2(−γm、),θ’’=
θ+π−2(−γm)である。
【0031】一般に、データD(γ,θ)の対向ビュー
のデータは、画像生成位置より前側でD(−γ,θ−π
−2γ)、後側でD(−γ,θ+π−2γ)となる。図
7は、ヘリカルスキャンの直線移動軸z上での相対ビュ
ー角度θの位置を説明する図である。
【0032】図7の(b)に示すように、絶対ビュー角
度β0 における検出器アレイ61と検出器アレイ62の
中間に相当するz軸上の位置を基準とし、ここをz=0
とする。
【0033】また、各検出器アレイ61,62にそれぞ
れ入射する扇状X線ビームXrの厚さ(スライス厚)を
thとし、ヘリカルスキャンの1回転ごとの直線移動距
離をdとし、p=d/thをヘリカルピッチとすると
き、図7では、ヘリカルピッチをp=1としている。
【0034】図7の(a)に示すように、相対ビュー角
度θ=−πにおいて、第1の検出器アレイ61で得られ
るデータD1(γ,−π)はz=0のスライス面のデー
タであり、第2の検出器アレイ62で得られるデータD
2(γ,−π)はz=−thのスライス面のデータであ
る。
【0035】ただし、各スライス面のz位置は、被検体
OBのISOセンタにおける各スライスの、厚みの中心
のz位置で表すものとする。また、図7の(b)に示す
ように、相対ビュー角度θ=0において、第1の検出器
アレイ61で得られるデータD1(γ,0)はz=th
/2のスライス面のデータであり、第2の検出器アレイ
62で得られるデータD2(γ,0)はz=−th/2
のスライス面のデータである。
【0036】また、図7の(c)に示すように、相対ビ
ュー角度θ=πにおいて、第1の検出器アレイ61で得
られるデータD1(γ,π)はz=thのスライス面の
データであり、第2の検出器アレイ62で得られるデー
タD2(γ,π)はz=0のスライス面のデータであ
る。
【0037】図7の(c)の状態になったとき、第2の
検出器アレイ62で得られるデータのスライス面は図7
(a)における第1の検出器アレイ61で得られるデー
タのスライス面に一致する。そしてそれ以降、第2の検
出器アレイ62は第1の検出器アレイ61が辿ったのと
同じ軌跡を辿ってヘリカルに移動しデータを測定する。
【0038】その様子を示せば図8のようになる。すな
わち、第2の検出器アレイ62は1スキャン遅れで第1
の検出器アレイ61がデータを検出したのと同一の位置
のデータを測定する。
【0039】〔造影撮像〕図9に、本装置による造影撮
像の概念をブロック図によって示す。被検体OBの例え
ば血管に造影剤が注入されヘリカルスキャンによる造影
撮像が開始される。ヘリカルスキャンは造影剤注入後適
宜の時間をおいて開始される。この時間は造影剤が撮像
部位に到達する時間の予測に基づいて決められる。
【0040】ヘリカルスキャンにより、2列検出器アレ
イ60の検出器アレイ61および62を通じてそれぞれ
被検体OBのX線透過データが収集され、記憶装置7に
記憶される。
【0041】画像再構成装置31は記憶装置7に記憶さ
れた測定データを用いて被検体の断層像を再構成する。
画像再構成装置31は中央処理装置3に含まれるもので
ある。
【0042】断層像を再構成すべきスライスのz軸上の
位置(画像生成位置)、リコン(reconstruction)関数、
画像再構成間隔(リコンピッチ)、再構成画像のスライ
ス厚等のリコンパラメータ(reconstruction parameter)
が予め入力装置2を通じて操作者によって設定されてお
り、それに基づいて画像再構成が行われる。画像再構成
は例えばフィルタード・バックプロジェクション(filte
red back-projection)法等により行われる。
【0043】画像再構成に先立って画像を生成するため
に必要な複数ビューのデータが算出される。ビューデー
タの算出は、データ収集手段が収集したデータ中から、
所望のビューとそれぞれ同一ビューのデータまたは対向
ビューのデータであってz軸上画像生成位置に最も近い
2つのデータを選択し、これらデータを画像生成位置か
らの距離に応じて重み付け加算することによって行われ
る。なお、ビューデータの算出には同一の検出器アレイ
による測定データセットが用いられる。
【0044】このようにして算出された複数のビューデ
ータを用いてフィルタード・バックプロジェクションに
より断層像が再構成される。先ず、検出器アレイ61の
測定データセットから算出されたデータを用いて行わ
れ、その画像データが画像バッファ32に一時記憶され
る。画像バッファ32は中央処理装置3の内部に設けら
れる。次に、検出器アレイ62の測定データセットから
算出されたデータを用いて同じスライス位置の断層像が
再構成される。こちらの画像は同じ断面の1スキャン時
間後の像となる。
【0045】この画像と画像バッファ32の記憶画像の
間で減算器33により差分演算が行われる。減算器33
は中央処理装置3の内部に設けられる。差分演算は対応
する画素毎に行われ、これによって差分画像が形成され
る。差分画像は同一断面についての1スキャン時間内の
変化分を表す。この差分画像は画像処理装置34を通じ
て記憶装置7に記憶される。画像処理装置34は中央処
理装置3の内部に設けられる。
【0046】z軸上の他の位置についても同様にして差
分画像が形成され記憶装置7に記憶される。それらの差
分画像は画像処理装置を通じて適宜CRTに与えられ可
視像として表示される。
【0047】血液中の造影剤の濃度は時間の経過ととも
に例えば図10に示すように変化する。すなわち、造影
剤の濃度は時間とともに増加してあるピークに達しその
後次第に減少するような曲線を描く。動脈の場合は曲線
Aのように増加率とピーク値が共に高く、静脈の場合は
曲線Bのように増加率とピーク値が共に低い。
【0048】このような濃度変化の過程で、検出器アレ
イ61の測定データに基づいて例えば造影剤濃度がa1
(b1)になった状態の画像を再構成したとき、検出器
アレイ62の測定データに基づいて再構成された画像は
1スキャン時間経過後の例えばa2(b2)の濃度状態
のものとなる。
【0049】したがって、差分画像においては、動脈は
濃度差a2−a1に相当するCT値で表され、静脈は濃
度差b2−b1に相当するCT値で表される。また、造
影剤が流入しない部分は差分演算によって相殺される。
【0050】ここで、差分を求める2つの画像の時間差
は1スキャンすなわちヘリカルスキャンの1ピッチの回
転時間であって、通常、例えば1秒、短い場合は0.5
秒、長くても2秒程度のものとなる。したがって、その
間息止め等により被検体OBの体動を止めておくことは
容易なので組織の位置変化を無くすることができ、これ
によって造影剤が流入しない部分の像を完全に消去し正
確な造影画像を得ることができる。
【0051】また、プレーン画像の撮像を必要としない
ので、従来のように被検体を時間をおいて2度撮像する
必要が無くなり、大幅に能率が向上する。本装置が撮像
した造影画像において血管像のCT値は一定時間内の造
影剤の濃度変化に相当するから血流速度を表すものとな
る。すなわち、本装置は血流速度イメージングを行うも
のとなる。これは、従来のプレーン像と造影像との差分
によっては実現不可能な本発明の特徴である。
【0052】このような特徴により、1枚の造影画像に
おいて動脈相と静脈相を明確に識別することができ、ま
た、例えば癌等の悪性腫瘍部については、その本体と周
辺部の血流速度の相違に基づいて病変部を明瞭に判別す
ることができる。
【0053】ところで、差分画像の生成は、再構成され
た画像の差分を求める代わりに、バックプロジェクショ
ンの前にビューデータの差分を求め、この差分データを
用いてバックプロジェクションするようにしても良い。
これは、バックプロジェクション演算の線型性により、
データの加減算はバックプロジェクションの前後どちら
で行っても同じ結果が得られることに基づく。
【0054】その場合、例えば図11に示すように、ビ
ューデータ算出装置35によって、先ず、記憶装置7に
収集されている検出器アレイ61の測定データセットを
用いて画像生成位置における複数ビューのデータが算出
される。このビューデータはデータバッファ36に記憶
される。
【0055】次に、記憶装置7に収集された検出器アレ
イ62の測定データセットを用いて同じ画像生成位置に
おける複数ビューのデータが算出される。このビューデ
ータは減算器33においてデータバッファ36のデータ
と同一ビュー同士で減算され、差分ビューデータが形成
される。
【0056】画像再構成装置31はこの差分ビューデー
タをバックプロジェクションして画像を再構成する。ビ
ューデータが差分データであることにより再構成された
画像は差分画像となる。差分画像は画像処理装置34を
通じて記憶装置7に記憶され、また、適宜読み出されて
CRT6に表示される。
【0057】この方法は画像再構成が1回で済み、差分
画像の生成が高速化される点で好ましい。それに対し
て、前述の画像同士で減算をする方法は、それぞれの画
像の微調整によってより精密な差分画像を求める点で好
ましい。
【0058】以上、ヘリカルスキャンを行う例で説明し
たが、撮影テーブル10を止めて通常のアキシャルスキ
ャン(axial scan)を行い、1スキャンが終了する度に撮
影テーブル10をスライス厚thずつ送るようにしても
良い。
【0059】この場合も検出器アレイ61と62により
1スキャンの時間差を有する測定データセットが得られ
るので前述と同様にして差分画像を生成することができ
る。この方法はヘリカルスキャンの場合のようなビュー
データ算出を要しない点で好ましい。
【0060】また、検出器アレイが2列の例について説
明したが、3列以上の多列にした場合は、最初の列の測
定データと次以降の列の測定データの時間差がスキャン
時間の整数倍で増えるので、差分を求めるデータ対の組
合せを選ぶことにより所望の時間差についての差分画像
を得ることができる。
【0061】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、課題を解決
するための第1の発明によれば、被検体の同一部位を複
数回連続的にスキャンして得られる各回のデータの間の
実質的な差分に基づいて差分画像を生成するようにした
ので、差分を求めるデータの間の時間差を短縮でき、そ
れによって正確な造影画像を得る差分像撮像方法を実現
することができる。
【0062】また、課題を解決するための第2の発明に
よれば、被検体の同一部位について多列検出器アレイの
各列の検出器アレイを通じて得られた各群のデータの間
の実質的な差分に基づいて差分画像を生成するようにし
たので、差分を求めるデータの間の時間差を短縮でき、
それによって正確な造影画像を得るX線CT装置を実現
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。
【図2】本発明の実施の形態の一例の装置における2列
検出器アレイの概念的構成図である。
【図3】本発明の実施の形態の一例の装置におけるX線
照射・検出系の概念的構成図である。
【図4】本発明の実施の形態の一例の装置におけるX線
照射・検出系の概念的構成図である。
【図5】本発明の実施の形態の一例の装置におけるビュ
ーおよびデータの説明図である。
【図6】本発明の実施の形態の一例の装置におけるビュ
ーおよびデータの説明図である。
【図7】本発明の実施の形態の一例の装置におけるヘリ
カルスキャンの説明図である。
【図8】本発明の実施の形態の一例の装置におけるデー
タ収集の概念的説明図である。
【図9】本発明の実施の形態の一例の装置における差分
像生成の概念的説明図である。
【図10】本発明の実施の形態の一例の装置における造
影撮像の説明図である。
【図11】本発明の実施の形態の一例の装置における差
分像生成の概念的説明図である。
【符号の説明】
100 X線CT装置 1 操作コンソール 2 入力装置 3 中央処理装置 4 制御インタフェース 5 データ収集バッファ 6 CRT 7 記憶装置 10 撮影テーブル 20 走査ガントリ 21 X線コントローラ 22 コリメータコントローラ 23 データ収集部 24 回転コントローラ 30 X線管 50 コリメータ 60 2列検出器アレイ OB 被検体 31 画像再構成装置 32 画像バッファ 33 減算器 34 画像処理装置 35 ビューデータ算出装置 36 データバッファ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線照射源とそれに対向するX線検出器
    によって被検体をヘリカルスキャンして得られたデータ
    に基づいて画像を生成するX線CT装置における差分像
    撮像方法であって、被検体の同一部位を複数回連続的に
    スキャンして得られる各回のデータの間の実質的な差分
    に基づいて差分画像を生成することを特徴とする差分像
    撮像方法。
  2. 【請求項2】 X線照射源と、前記X線照射源と対向し
    多数のX線検出器を1列に配設した検出器アレイをN
    (≧2)列並設してなる多列検出器アレイと、前記多列
    検出器アレイの並設方向に沿って被検体を相対的に直線
    移動させると共に被検体の周りに前記X線照射源を連続
    的に回転させながら前記多列検出器アレイを通じてデー
    タを収集するデータ収集手段と、前記データ収集手段が
    収集したデータに基づいて画像を生成する画像生成手段
    とを有するX線CT装置であって、被検体の同一部位に
    ついて前記多列検出器アレイの各列の検出器アレイを通
    じて得られた各群のデータの間の実質的な差分に基づい
    て差分画像を生成する差分画像生成手段を具備すること
    を特徴とするX線CT装置。
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