JPH1128201A - X線ct装置 - Google Patents

X線ct装置

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JPH1128201A
JPH1128201A JP9199185A JP19918597A JPH1128201A JP H1128201 A JPH1128201 A JP H1128201A JP 9199185 A JP9199185 A JP 9199185A JP 19918597 A JP19918597 A JP 19918597A JP H1128201 A JPH1128201 A JP H1128201A
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ray
interest
rays
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JP9199185A
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English (en)
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Tetsuo Nakazawa
哲夫 中澤
Yasushi Miyazaki
宮崎  靖
Yoshihiro Goto
良洋 後藤
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
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Hitachi Medical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続的にまたは継続的にX線撮影において、
X線感受性の高い特定組織への無意味な被曝を抑制可能
なX線CT装置を提供する。 【解決手段】 X線源200を連続して回転して被検体
Bの投影データを複数回連続して検出器250により計
測し、この投影データを基に被検体Bの断層映像を再構
成して表示装置100上に逐次表示するX線CT装置に
おいて、被検体B内において、X線感受性の高い特定組
織などを、内部には極力X線を照射しない範囲としての
関心領域Aを設定可能として(ステップS16)、一
方、チャンネルコリメータ210により、設定した関心
領域A内の領域へのX線の照射を、数十回に一回程度に
抑制することにより、眼球などX線感受性の高い特定組
織などへの被曝を低減し、また、画像処理装置103に
より、事前に取得したデータ等を埋め込む補正をするこ
とにより、関心領域A内部の画質は通常並の画質に保持
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、X線を用いて患者
など体内の断層映像を連続的(又は断続的)且つリアル
タイム的に得るX線CT装置に関する。
【0002】
【従来の技術】X線CT装置は、医療などにおいて既に
広く利用されており、また、様々な利用方法がユーザー
によってなされている。例えば、最近では、病巣の組織
検査や治療を経皮的に実施する場合において、X線CT
装置を穿刺のガイドとして用いることが行われている。
このように、病巣の組織検査や治療をX線CT装置によ
るガイドの下で実施することによって、手術時間も少な
くなり、精度も上がるとして有効視されている。
【0003】ところで、かかるX線CT装置によるガイ
ドの方法としては、穿刺とCT撮影とを交互に断続的に
繰り返し、これによって穿刺針先端の位置などを確認し
ながら行う方法と、または、CT撮影を連統的に行い、
穿刺針の位置を即座に確認できるように画像を逐次表示
する方法とがある。このなかでも、特に後者の方法で
は、リアルタイム的に断層像が得られるため、手術時間
が更に短縮されるという利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにCT撮影を断続的あるいは連統的に行う方法で
は、患者あるいは術者にとっては、その断続的あるいは
連続的なCT撮影によるX線被曝量の増大が問題となっ
ている。これに対して、その被曝量を低減するためX線
の管電流を下げて照射線量を低下させればよいが、とこ
ろで、この照射線量(mAs=mA×sec)の低下は
X線ゆらぎノイズの増大を意味し、これでは断層映像の
画質が大幅に劣化するという問題があった。
【0005】また、CT撮影を断続的あるいは連統的に
行う場合、上記被曝線量の増大と言う問題と共に、正常
組織への無意味なX線の照射も問題となっている。これ
は、例えば、眼球は他の組織に比べてX線感受性が高い
が、現在の頭部検査では、例え眼球の疾患が無いと判断
され、眼球の画像が必要でない場合でも、その他の組織
と同様にX線が照射される。このため、極端に言うなら
ば、この頭部検査において、正常な眼球への無意味なX
線照射により、場合によっては、白内障などの疾患を招
くことも考えられる。
【0006】本発明は、かかる従来技術における問題点
に鑑み、上記のX線CT装置のガイドによる穿刺などの
際に、連続的にまたは断続的にX線撮影を実施した場合
においても、得られる断層映像の画質の低下を招くこと
無しに、患者あるいは術者の無意味な被曝量を低減する
ことが可能なX線CT装置を堤供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
目的を達成するため、X線源を連続して回転して被検体
の投影データを複数回連続して計測すると共に、この投
影データを基に被検体の断層映像を再構成して表示装置
上に逐次表示するX線CT装置において、前記被検体内
において前記X線源からのX線の照射範囲を設定するた
めの関心領域設定手段と、前記X線源を回転して投影デ
ータを計測する際に、前記関心領域設定手段により設定
した領域内へのX線の照射を抑制するチャンネルコリメ
ータあるいは減弱体とを具備したX線CT装置が提供さ
れる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を用いて詳細に説明する。まず、図2に
は、本発明の実施の形態になるX線CT装置の全体構成
が示されている。図からも明らかなように、このX線C
T装置は、表示装置100と、装置全体を統括するホス
トコンピュータ10lと、X線発生系やX線検出系など
を搭載し、スリップリングによって連続スキャンが可能
なスキャナ系102と、画像の前処理や画像再構成処理
あるいは各種解析処理を担当する、プリアンプ(図3に
おいて、符号106で示す)を含む画像処理装置103
と、前記X線発生系に高電圧を供給する高電圧発生装置
104と、その上に被検者を載せる患者テーブルl05
などから構成される。なお、図示しないが、ホストコン
ピュータ10lは、その入力装置として、キーボード,
マウス,トラッキングボール等を備えている。
【0009】図3は、上記スキャナ系102の詳細な説
明図であり、本発明のX線CT装置によれば、高電圧発
生装置104から供給される高電圧によりX線を発生す
るX線管200に近接し、被検体Bとの間に、チャンネ
ルコリメータ210を装備している。そして、このチャ
ンネルコリメータ210は、コントローラ211によっ
て、図中X軸方向の移動を制御される。すなわち、この
チャンネルコリメータ210により、チャンネル方向の
X線照射範囲を、予め設定可能な関心領域Aに限定でき
るようになっている。また、図中の符号250は、上記
スキャナ系102の検出器を示している。
【0010】次に、本発明の特徴をなす、チャンネルコ
リメータ210の構造の概略を図4及び図5により示
す。図4(a)にも示すように、チャンネルコリメータ
210は、外形台形状のコリメータケース212内に、
補償フィルター213を備え、かつ、その底辺部分に鉛
遮蔽板214を備えている。また、図4(b)には、こ
のチャンネルコリメータ210の下面部の構造が示され
ており、上記鉛遮蔽板214の両側には一対のガイド2
15,215が設けられており、エンコーダ等を備えた
モータ216とタイミングベルト217の働きによって
この鉛遮蔽板214の伸縮が制御されることとなる。な
お、図5(a)及び(b)には、それぞれ、この鉛遮蔽
板214が収縮した状態、及び、伸長した状態を示して
いる。
【0011】また、上記の図にも示すように、コリメー
タケース212には、さらに、このチャンネルコリメー
タ210全体の統括制御を行うシステムコントローラ2
11と、上記モータ216を駆動するモータドライバ2
18とが設けられている。なお、これらシステムコント
ローラ211とモータドライバ218とは、上記コリメ
ータケース212以外に取り付けてもよい。
【0012】そして、上記システムコントローラ211
は、上述したように、チャンネルコリメータ210全体
の統括制御を行い、例えば、本発明の関心領域Aの設定
の際には、その第1段階として、コントローラ内に数種
類のテーブルを格納しておく。また、上記モータドライ
バ218は、モータ216を回転駆動し、このモータの
回転がタイミングベルト217に伝達され、これによ
り、タイミングベルト217はカーテン状の鉛遮蔽板2
14を伸縮させ、これにより、スキャン中の関心領域ス
キャンを可能にするものである。
【0013】次に、上記に構成を説明したX線CT装置
における撮影の流れについて説明する。なお、この本発
明のX線CT装置によれば、例えば、眼球などのX線感
受性の高い組織等、予めX線を出来るだけ照射したくな
い部位が判っている場合などに用いることが可能であ
り、その撮影手順を図6を用いて説明する。すなわち、
X線感受性が高い組織等、X線照射量を出来るだけ低減
したい部位を関心領域として設定し、この設定した関心
領域へのX線被曝量を極力減らすことにより、X線CT
装置における低被曝化を実現するものである。
【0014】撮影の流れとしては、撮影を開始すると、
まず、スキャノグラムを表示し(ステップS11)、次
に、精密撮影範囲決定を行う(ステップS12)。この
精密撮影範囲決定では、患者をテーブル105上にセッ
ト完了した後、断層像の撮影位置を決定するために、ま
ず、上記のスキャノグラムを得る。そして、撮影枚数の
設定は、上記表示されたスキャノグラム上で行う。撮影
範囲としては、撮影開始,撮影間隔,撮影枚数などに関
する事項であり、例えば、螺旋スキャンの場合では、撮
影開始位置,テーブル移動速度,スキャン回数なども設
定を行う。
【0015】その後、精密撮影が行われるが(ステップ
S13)、この精密撮影では、ホスコンピュータは、上
記で設定された条件に従って、例えば、高電圧発生装置
104には管電圧や管電流をセットし、また、患者テー
ブル105には、螺旋スキャンの際の移動スピードなど
をセットする。この精密撮影時には、上記のチャンネル
コリメータ210は通常の位置にあり、全チャンネルに
X線が入射するようになっている。このため、続く精密
画像の再構成(ステップS14)では、充分に診断可能
な画像が得られる。
【0016】続いて、撮影スライス(ステップS15)
と関心領域決定(ステップS16)が行われる。すなわ
ち、上記の精密撮影が終了すると、撮影スライスでは、
術者は撮影画像を観察し、例えば、再検査の場合等にお
いては、最も観察したい部位に適したスライスを選択す
る。また、CT透視の場合では、標的とする組織(腫
瘍)の位置や標的までの穿刺経路上に重要組織がないか
など、標的周辺の情報を得ると共に、CT透視の際の穿
刺スライスを決定する。さらに、関心領域決定では、上
記で決定したスライス上でX線を照射しない範囲、すな
わち、関心領域Aを設定する。なお、この関心領域の設
定は、例えば図7にも示すように、表示装置100の表
示画面上に、入力装置としてのマウスやトラックボール
等のポインティングデバイスPDにより、例えば、円形
領域や楕円領域を描画することにより設定し、この設定
した関心領域の内側にX線が極力照射されないようにす
る。さらに、テーブル移動スライス方向を設定する(ス
テップS17)。
【0017】次に、リファレンススキャン(ステップS
18)では、ホストコンピユータ101の指示により、
患者テーブル105は、選択されたスライス位置まで天
板を移動させる。ここで、再検査用、あるいは、穿刺用
など、CT透視の撮影目的に合わせたX線の線量で、か
つ、チャンネルコリメータ210の通常の位置での撮影
(リファレンススキャン)を行い、さらに、スライス位
置や関心領域の設定の確認を行う(ステップS19)。
【0018】続いて、通常スキャン間隔の設定及び関心
領域拡大撮影の設定を行う(ステップS20)。この通
常スキャン間隔の設定では、以下に説明する連続撮影等
へ移行する前に、チャンネルコリメータ210が通常の
位置での撮影を連続撮影中に何回行うかを設定する。な
お、ここで細かく設定すればする程、関心領域外の画像
の時間的なずれは少なくて済み、その分だけ精密な画像
を得ることが出来るが、被曝線量はあまり低減しない。
また、この撮影間隔は、オートでセットで設定すること
も可能である。その場合、ホストコンピュータ101に
予め記憶されている設定、例えば「10スライス毎にl
回の通常スキャンを行う」等という設定をそのまま用い
ても良いし、あるいは、かかる自動設定に代え、マニュ
アルによって、例えば「30スライス毎に1回」等の設
定も可能である。また、「連速スキャン中においては通
常スキャンをしない」という設定とすることもでき、そ
の場合、関心領域外のデータは、上記ステップS18で
実行したりファレンススキャンのデータが埋め込まれて
画像再構成処理が行われることになる。
【0019】また、関心領域拡大撮影の設定では、ここ
で縮小拡大設定を選択すれば、関心領域撮影と通常スキ
ャンの間で、関心領域Aと通常スキャンの領域とが除々
に近づく、換言すれば、通常スキャン範囲または設定さ
れた範囲から関心領域Aまで、その計測する範囲が除々
に縮小するスキャンを行うことができる。つまり、上記
の拡大の場合、関心領域Aから通常スキャン領域まで、
計測範囲が除々に広がっていく。また、縮小では、関心
領域Aが円形だとすれば、除々に、通常スキャン範囲ま
たは設定範囲の円が縮小し、最終的には、計測範囲は関
心領域Aに達する(拡大の場合この逆の計測になる)。
そして、この縮小(または拡大)しながら関心領域Aの
外で取り込んだデータは、以下で説明する画像再構成の
補正に用いることにより、関心領域Aの内側の範囲画像
をも高画質化することができる。
【0020】最後に、上記のリファレンススキャン(ス
テップS18)で所望する画像が得られれば、連続撮影
(ステップS21)と画像再構成(ステップS22)へ
移行する。この連続撮影では、上記で設定した連速撮
影、あるいは、穿刺撮影などを行い、これによって撮影
した撮影データを逐次再構成し、もって、時間的に連続
した断層画像の構成を行う。
【0021】ここで、上記図4にその詳細な構成を説明
したチャンネルコリメータ210の制御について、以下
に図8により説明する。
【0022】まず、図8に示すように、X線の発生源で
あるX線管の焦点位置(Xs,Ys)と回転中心を結ぶ
線をy軸、このy軸と回転中心で直角に交わる線をx軸
とする。ここで、コリメータ210(上記チャンネルコ
リメータ210の鉛遮蔽板214に対応する)は、上述
のように、x方向に移動可能であり、これにより、X線
の照射範囲を任意に限定できる機構である。
【0023】いま、図8において、関心領域が中心座標
(Xc,Yc)を中心にした半径rの円で定義されたと
すると、この設定されたX線の照射範囲は、焦点を見込
む角度としては、θLからθRまでである。ここで、X
線の焦点は演算上、上述のように点焦点として考えてそ
の座標を(Xs,Ys)と定義しておき、一方、X線の
コリメータ上での広がり位置を、XL0及びXR0と定
義しておけば、コリメータ210のx軸上の位置は、右
側端部(XR0−△XR)と左側端部(XL0−△X
L)となる。
【0024】なお、上記コリメータ210の移動量△X
L,△XRを求める手段としては、以下の様な計算式に
よって得ることができることから、これを予め求めてお
く。また、以下のような計算式を用いず、三角関数等の
周期関数で近似することも可能である。
【0025】すなわち、上記の△XL,△XRは以下の
ように求められる。
【数1】 ここで、dは、焦点と関心領域の中心座標の2点間距離
である。そして、このdを用いてθLとθRを表せば、
以下のようになる。
【数2】
【数3】 なお、ここでd0は、X線焦点からスキャナの回転中心
までの距離である。そして、これらθL,θRを用い
て、△XL,△XRを表わせば、以下のようになる。
【数4】
【数5】
【0026】すなわち、上記に求めた△XL,△XRに
従って、各投影角度でチャンネルコリメータのコリメー
タ210の位置を制御することによって、図3に示すよ
うに、被検体の関心領域のみにX線が照射されることに
なる。なお、上記の例では、関心領域を円として説明し
たが、しかしながら、この関心領域の形状は円だけに限
定されるものではなく、その他、例えば楕円により設定
してもよい。その場合、以下の、△XL,△XRを求め
る手順にパラメータが追加されることになる。
【0027】続いて、関心領域のみにX線が限定されて
照射されて得られる投影データによる画像再構成につい
て説明する。
【0028】以上のように、関心領域のみにX線が限定
されて照射されて得られる投影データは、図9の太実線
で示すように、上記のコリメータにより遮蔽された領域
でのデータは、オフセット補正後はほぼゼロになる。従
って、図9(a)におけるチャンネルia’,ib’に
おいては、非常に高い周波数成分が発生し、そのため、
このままその得られた投影データによって画像再構成の
処理に用いると、画像上にアーチファクトが発生するこ
とになる。これを解決するため、既に同出願人により提
案(特願平9ー112302号)しているように、上記
コリメータにより遮蔽された領域のデータに対しては、
事前計測した投影データを埋め込む処理を行う。
【0029】これは、例えば、図10に示す画像処理装
置103により実現される。すなわち、図において、こ
の画像処理装置103は、再構成演算器11,重み付け
画像加算器12より成り、表示装置100へ出力する。
そして、再構成演算器11は、投影データメモリ20,
前処理演算器21,ファンビーム−平行ビーム変換手段
22,フィルタ補正演算器23,逆投影演算器24より
成る。一方、重み付け画像加算器12は、7個の画像メ
モリ10(#1〜#7),7個の重み係数乗算器13
(W1〜W7が重み係数),加算器25から成る。
【0030】なお、この例では、画像処理装置103
は、1画像当たり例えば1秒未満で再構成できるように
してある。これは、分割再生構成画像を30°幅で次々
に逐次的に得ること、更に、1つの再構成画面は、前回
のものに新たに得た最新の30°幅の分割再構成画像を
加算することで達成できることのためによるものであ
る。例えば、30°幅での角度更新では12枚/秒の再
構成画像を得ることが出来る。
【0031】また、上記の再構成演算器11は、演算器
21による前処理、ファンビーム−平行ビーム変換手段
22による平行ビーム化、演算器23によるフィルタ補
正処理、さらには、逆投影演算器24による逆投影演算
を行うことで再構成画像を得る。この再構成演算は、3
60°分の一括再構成ではなく、部分的な角度幅(例え
ば、30°幅)での平行ビームデータから得た分割再構
成画像の加算演算である。
【0032】そして、重み付け画像加算器12は、次々
に再構成演算器11で得られる分割再構成画像を、順
次、画像メモリ10の各メモリ#1〜#7に割り当て
る。例えば、分割再構成画像g1は#1へ、分割再構成
画像g2は#2へ、…、そして、分割再構成画像g7は
#7へ割り当てて格納する。それ以降の分割再構成画像
g8、g9…は、g1に代わってg8が#1へ、g2に
代わってg9が#2へ、…の如く割り当て格納を行う。
【0033】乗算器13は、上記各メモリ#1〜#7の
画像に対して、重み係数W1〜W7を対応付けて乗算し
て、各分割画像の重み付けを行う。加算器25では、総
加算を行って、1つの再構成画像を得る。
【0034】以上に説明した画像処理装置103による
再構成画像処理の概念を再び上記図9を用いて示す。す
なわち、プリスキャン又は通常スキャンにより得られる
有効データ範囲は、図9(a)に太実線で示すようにな
るが、これに対して、本発明の関心領域AにはX線が制
限されて照射されて得られる投影データは、連続スキャ
ン、あるいは、透視撮影等を連続してスキャンを繰り返
した場合、図9(b)に示すように、関心領域A内での
画像データは時間的に不連続なデータをとなり、高画質
化は得られない。
【0035】そこで、上記の連続スキャン、あるいは、
透視撮影等の連続スキャン中に、チャンネルコリメータ
210が通常の位置でのスキャン(プリスキャン又は通
常スキャン)を行い、このスキャン前後の連続スキャン
時には、時間的に最も近い投影データを埋め込むことに
より、低被曝化が可能で、かつ、関心領域Aの内部領域
についても高画質化が可能な再構成画像処理を実現でき
る。すなわち、これにより、関心領域A内外の領域にお
いて、時間的な差の少ない画像を、低被曝で得ることが
可能になり、より見易い画像が得られることとなる。
【0036】また、上述のように、上記ステップS20
において関心領域拡大撮影の設定を行うことにより、連
続スキャンあるいは透視撮影等のスキャン中に、チャン
ネルコリメータ210が、除々に、通常スキャン領域か
ら関心領域Aまで縮小あるいは拡大しながら撮影するよ
うにすることにより、自らのスキャンでは得られない領
域のデータ(すなわち、遮蔽された領域のデータ)を、
通常スキャン及び時間的に前の複数または単数の投影デ
ータを埋め込むことにより、高画質を得ることができる
こととなる。
【0037】また、X線CT装置による頭部検査等にお
いては、特に、X線感受性の高い眼球(図1(a)に関
心領域Aで示す)にはX線を照射したくない場合があ
る。このような場合には、複数の関心領域Aの設定が必
要となり、それに伴い、図1(b)にも示すように、複
数のチャンネルコリメータ210が必要になる。しかし
ながら、この様な複数のチャンネルコリメータ210等
の制御も、基本的には、前述した単数のコリメータの制
御方法と同様であり、前述した単数のコリメータの制御
方法で対応することができるものであり、ここでは、そ
の詳細な説明は省略する。また、チャンネルコリメータ
210の変わりに、例えば眼球にX線を照射したくなけ
れば、眼球相当のX線吸収係数を持っている減弱体をコ
リメータの代わりに配置しても、チャンネルコリメータ
同様の効果を得ることができる。
【0038】
【発明の効果】以上の詳細な説明から明らかなように、
本発明になるX線CT装置によれば、再検査やCT透視
撮影等において、予めX線を照射したくない部位を関心
領域として設定し、この関心領域には極力X線照射を行
わずにスキャンを行うようにコリメータまたは減弱体を
制御することにより、患者あるいはX線感受性の高い特
定組織への無意味な被曝を抑制して、低被曝化が可能に
なる。
【0039】また、コリメータまたは減弱体によって遮
蔽された関心領域内の範囲の画像データは、画像処理装
置において、時間的に事前に計測したデータ等を埋め込
む等の処理により再構成可能とし、アーチファクトの少
ない画像を得ることを可能にしている。そのため、低被
曝で、且つ、関心領域内の領域の画像についても、時間
的に画像差を抑制した正確な高画質画像を得ることが可
能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一の実施の形態になるX線CT装置の
特徴である関心領域の設定を説明する説明図である。
【図2】上記本発明のX線CT装置の回路構成を含めた
全体構成を示す図である。
【図3】上記本発明のX線CT装置のスキャナー系の詳
細な説明図である。
【図4】上記本発明のX線CT装置のチャンネルコリメ
ータの詳細な説明図である。
【図5】上記チャンネルコリメータの鉛遮蔽板の動作を
説明する説明図である。
【図6】上記本発明のX線CT装置における撮影の流れ
を説明するフローチャートである。
【図7】上記撮影の流れにおける関心領域の設定の方法
の一例を説明する図である。
【図8】上記本発明のX線CT装置におけるチャンネル
コリメータの動作の幾何学的説明図である。
【図9】上記チャンネルコリメータにより得られるスキ
ャンでの投影データと関心領域内データの補正方法を説
明する図である。
【図10】上記本発明のX線CT装置における画像処理
装置の一例を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
100 表示装置 101 ホストコンピュータ 102 スキャナ 103 画像処理装置 104 高電圧発生装置 105 患者テーブル 200 X線源 210 チャンネルコリメータ 211 コントローラ 214 鉛遮蔽板 250 検出器 A 関心領域 B 被検体 C 照射視野

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線源を連続して回転して被検体の投影
    データを複数回連続して計測すると共に、この投影デー
    タを基に被検体の断層映像を再構成して表示装置上に逐
    次表示するX線CT装置において、前記被検体内におい
    て前記X線源からのX線の照射範囲を設定するための関
    心領域設定手段と、前記X線源を回転して投影データを
    計測する際に、前記関心領域設定手段により設定した領
    域内へのX線の照射を抑制するチャンネルコリメータあ
    るいは減弱体とを具備したことを特徴とするX線CT装
    置。
JP9199185A 1997-07-10 1997-07-10 X線ct装置 Pending JPH1128201A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9199185A JPH1128201A (ja) 1997-07-10 1997-07-10 X線ct装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9199185A JPH1128201A (ja) 1997-07-10 1997-07-10 X線ct装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1128201A true JPH1128201A (ja) 1999-02-02

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