JPS628740A

JPS628740A - 断層検査装置

Info

Publication number: JPS628740A
Application number: JP60147172A
Authority: JP
Inventors: 鶴野　大八郎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-07-04
Filing date: 1985-07-04
Publication date: 1987-01-16
Also published as: JPH0573416B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明は放射線等を利用して被検体の断層撮影を行う断
層検査装置に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点コ被検体内部の病巣、組成、物体の内部欠陥や構造等を非
破壊、無侵襲で検査でき、しかも、精度良く測定できる
装置として、コンピュータ・トモグラフィ・スキャナ（
以下、ＣＴスキャナと称する）と呼ばれる断層検査装置
がある。

この装置は、例えば、放射線源として偏平な扇状に拡が
るファンビームＸ線を曝射する放射線源と被検体を介し
てこの放射線源に対峙して配され、前記ファンビームＸ
線の拡がり方向に複数の放射線検出素子を配した検出器
とを用い、被検体を中心にこの放射線源と検出器とを同
方向に、例えば、１度刻みに１８０〜３６０°に亙って
順次回転走査しながら被検体の撮影対象断層面の多方向
からのＸ線の透過のデータ、すなわち、Ｘ線吸収データ
を収集した後、コンピュータ等により画像再構成処理を
施し、断層像を再構成するようにしたもので、断層面各
位置について、組成に応じ、２０００段階にも屋る階調
で画像を再構成することが出来るので、被検体の断層面
の状態を詳しく知ることが出来る。

このような、ＣＴスキャナの一例を第２図に示す。

図において、１はスキャナ本体であり、２は所定の拡が
り幅を持つファンビームＸ線ＦＢを曝射するＸ線源であ
る。３はこのＸ線源２に対峙して設けられた放射線検出
器であり、この放射線検出器３は多数の微少な放射線検
出素子をファンビームＸｌ１ＦＢの拡がり方向に並設し
てあり、空間分解能を以て、Ｘ線源２からのＸ線の強度
を検出することが出来る。ここで、Ｘ線源２と各放射線
検出素子を結ぶＸ線通路ををＸ線パスと言い、各放射線
検出素子はこのＸ線パス上の放射線の強度に応じた信号
を出力する。また、前記スキャナ本体１には撮影領域を
中心に上記Ｘ線源２と放射線検出器３とを対峙して保持
すると共にこれらを所定角度刻みに順次一方向に回転走
査する回転架台を有している。４はこの回転架台の撮影
領域に配設された被検体であり、５は上記Ｘ線源２の管
電流、管電圧およびＸ線曝射制御等を行うＸ線コントロ
ーラである。６はスキャナコントローラであり、上記ス
キャナ本体１の上記回転架台を回転駆動制御するもので
ある。７はシステムコントローラであり、システム全体
の制御を司る。８はコンソールであり、操作者がシステ
ムに対し、て各種の指令等を与えるものであって、シス
テムに対する各種操作指令やデータ等の入力などを行う
ことが出来る。９はデータ収集装置であり、上記放射線
検出器３の各放射線検出素子の出力信号をそれぞれ受け
て、Ａ／Ｄ変換、（アナログ／ディジタル変換）し、ｘ
Ｉｓ吸収データとして出力する。１ｏは前処理装置であ
り、データ収集装置９で収集された各プロジェション（
投影方向）毎のＸ線吸収データを受けて、これに対し、
対数変換、ゲイン補正、オフセット補正等の前処理を施
すものである。１１はコンボルバであり、上記前処理装
置１ｏの出力する前処理済みのデータをコンボリューシ
ョンするものである。

１２はパックプロジェクタ、１３は所定画素数で構成さ
れる画像データ記憶用のイメージメモリであり、前記パ
ックプロジェクタ１２は前記コンボリューション後のデ
ータをイメージメモリ１３に対し、データ収集時のプロ
ジェクション方向対応方向に逆投影して蓄積（重ね合せ
）し、断層像を再構成するものである。１４はこのイメ
ージメモリ１３の記憶データのうち、所望の範囲のＣＴ
値（放射線吸収のレベルに応じた値としてのデータ）を
白黒濃淡像として出力する画像変換器である。１５はこ
の画像変換器１４の出力を受けて画像として表示するＣ
ＲＴ表示器である。

このような構成において、先ず始めに操作者がコンソー
ル８を操作してシステムを起動させ、スキャンを開始（
撮影開始）させる。すると、システムコントローラ７は
スキャナコントローラ６を制御し、スキャナ本体１にお
ける回転架台の所定角度刻みの回転駆動制御を行い、ま
た、Ｘ線コントローラ５を制御して上記所定角度刻みの
回転が成される毎に所定管電流、管電圧を所定の時間幅
分、Ｘ線源２に与える。これにより、Ｘ線源２がらは順
次パルス的にファンビームＸ線ＦＢが＠削される。回転
架台の回転中心位置（撮影領域）には被検体４が配設さ
れており、また、回転架台にはＸ線８！２と検出器３と
が上記回転中心を介して対峙して取付けであるので、Ｘ
線源２は被検体４の所定断面について、順次方向を変え
ながら、ファンビームＸＩＩＦＢを曝射してゆくことに
なる。

そして、このファンビームＸ線ＦＢおける各Ｘ線パスの
放射線透過値は放射線検出器３の各放射線用素子により
検出され電気信号に変換される。

そして、この変換された信号はデータ収集装置９で収集
され、１プロジエクシヨン（投影方向；１ｗｉ影方内方
向に前処理装置１ｏで対数変換、ゲイン補正、オフセッ
ト補正等が成される。この処理されたデータ（１プロジ
エクシヨン方向毎の各Ｘ線パスにおけるＸ線吸収データ
）はコンボルバ１１でコンボリューションされ、次のパ
ックプロジェクタ１２でイメージメモリ１３に逆投影さ
れ、重ね合わされる形で該イメージメモリ１３上に加算
されることによって個々の画素位置のＣＴ値が求められ
、このＣＴ値による断層像が再構成される。再溝成され
た象は図示しない大容量メモリに保存される。

そして、コンソール８から指令を与えることにより、必
要に応じてこの保存された再構成画像またはイメージメ
モリ１３の再構成画像が読み出されて、画像変換器１４
により所望する範囲のＣＴ値をＣＴ値に応じた階調度に
変換した上でＣＲ７表示器１５に表示させる。これによ
り、再構成像は白黒濃淡像として表示される。

このようなＣＴスキャナはいわゆる第３世代と呼ばれる
方式のもので、その他、ペンシルビームＸ線を発生する
ＸＷＡ源と単一の放射線検出素子による検出器を被検体
を介して対峙して配設し、Ｘ線源と検出器を被検体に対
してトラバーススキャンとローテーション（回転走査）
を交互に繰返してゆく第１世代、検出素子を被検体を中
心としてこれを囲む円周上に多数配設し、ファンビーム
Ｘ線を１ｍ１）’！するＸｌ１ｉＩ！のみを被検体の周
囲に回転させてゆくようにした第４世代等、種々のもの
がある。

ところで、各投影方向毎のデータ数は第３、第４世代等
では検出器の素子数（チャネル数）で、また、第１世代
では１投影方向におけるトラバーススキャンの繰返し数
に対応し、これらデータ数がＮＴ−あッテ、また、３６
０”１’Ｍ回ｘｍ＋ｓ射するとすれば、投影数がＭと言
うことになる。ここで１回の投影で得られた上記Ｎ個の
データ群をビューと言い、Ｎ個の個々のデータをレイ（
ＲＡＹ）と言う。

通常１ビユーによって検出器より出力されるＮ個のレイ
データはＡＤコンバータによりディジタル値に変換され
、コンボルバにてコンボリューションされ、バックプロ
ジェクタによりイメージメモリ上にそのＸ線投影時の投
影方向対応の方向に逆投影される。これを全ビューにつ
いて行って、メモリ上に重ね合わせる（すなわち、各ビ
ュー毎のレイデータをそのビュ一方向に位置する画素の
データとしてその画素のメモリに加算してゆく）ことで
、データを蓄積してゆくことにより、メモリ上には放射
線の吸収に基づく画像が再構成されることになる。

このように、再構成処理とは１ビユーのデータを規定の
処理（コンボリューション等）をしてこれをイメージメ
モリに加算してゆくことであり、これを全ビューについ
て実施する演算である。そのため、ビュー数、レイ数が
多いと再構成処理に要する時間がかかり、特に近年のよ
うに画像の質を高めるため、画素数を従来の２５６　Ｘ
２５６から５１２　Ｘ５１２．１０２４ｘ１０２４と言
うように増大して来ると、再構成完了までに要する時間
も非常に長くなる。

［発明の目的］本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、その
目的とするところは画素数が増大しても再構成処理を高
速で行い得−るよ、うにした断層検査装置を提供するこ
とにある。

［発明の概要］すなわち、上記目的を達成するため本発明は、被検体の
特定断面に対してその各方向から放射線または物質透過
性のビームによる透過データを二次元分解能を以て収集
し、この収集した前記各方向毎の透過データに対して画
像再構成処理を施し前記被検体の特定断面の再構成画像
を得るようにした断層検査装置において、前記再構成処
理を行う再構成演算処理部は少なくとも２系統設け、且
つ、再構成演算処理部には順次与えられる前記各方向毎
の収集透過データを前記各方向単位で上記系統に交互に
取込み再構成処理を行わせ、全方内分の収集透過データ
について再構成処理が終了後、両者を加算して再構成画
像を完成させる制御手段を設けて構成する。すなわち、
奇数ビュー・データ処理用、偶数ビュー・データ処理用
の２系統の再構成演算処理部を設けて、奇数ビュー・デ
ータが取込まれた時は奇数ビュー・ｆ−夕処理用演算処
理部にてバイブ・ライン的に奇数ビューのみによるデー
タの再構成処理を行い、偶数ビューニデータが取込まれ
た時は偶数ビュー・データ処理用演算処理部にてバイブ
・ライン的に偶数ビューのみによるデータの再構成処理
を行うようにし、最後に両頁構成画像を加算して再構成
画像を完成させるようにすることにより、再構成処理の
演算の負担を軽減し、かつ、個々の演算は可能な限り高
速化を図って、高密度の画像であっても再構成処理を高
速に行えるようにする。

［発明の実施例］以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本装置の再構成演算処理部を中心とする要部構
成を示すブロック図である。

図において、２１はＣＰＵ、２２は磁気ディスク、２３
、２３−はコントローラ、２４．２４”は前処理装置、
２５、２！Ｍはコンボルバ、２６．２６′はパックプロ
ジェクタ、２７．２７−はイメージメモリ、２８はＤＭ
Ａ（ダイレクト・メモリ・アクセス）バスである。

上記前処理装置２４．２４”は、図示しないデータ収集
装置で収集された各プロジェション毎の吸収データを受
けて、これに対し、対数変換、ゲイン補正、オフセット
補正等の前処理を施すものである。また、コンボルバ２
５．２５−は上記前処理装置２４、２４”の出力する前
処理済みのデータをコンボリューションするものである
。

また、パックプロジェクタ２６．２６′はこのコンボリ
ューション後のデータをイメージメモリ２７゜２７′に
対し、データ収集時のプロジェクション方向対応の方向
に逆投影して蓄積し、断層像を再構成するパックプロジ
ェクタである。イメージメモリ２７．２７”は、例えば
、５１２　Ｘ５１２．１０２４Ｘ１０２４程度の画素数
を有するイメージ記憶用のメモリである。

上記ＣＰ　Ｕ　２１はＣＴスキャナのシステム全体の制
御を司る。また、磁気ディスク装置２２は前処理済みの
収集データや再構成画像データを格納するための大容量
外部記憶装置である。前記コントローラ２３．２３′は
前記前処理装置２４．２４′、コンボルバ２５．２５”
　、パックプロジェクタ２６．２６”　、イメージメモ
リ２７．２７′の制御を司るものである。

本装置はコントローラ２３、前処理装置２４、コンボル
バ２５、パックプロジェクタ２６、イメージメモリ２７
により奇数番目のビュー・データが処理され、また、コ
ントローラ２３′、前処埋装＠２４”、コンボルバ２５
′、パックプロジェクタ２６′、イメージメモリ２７−
により偶数番目のビュー・データが処理される構成にな
っている。そして、これら再構成演算処理部にて処理さ
れたイメージメモリ２７゜２７′中の奇数ビュー・デー
タ及び偶数ビュー・データによる再構成画像はコントロ
ーラ２３′に設けである加算器ＡＤＤにより加算されて
完成された再構成画像として磁気ディスク装置２２に記
憶され、あるいは図示しないＣＲＴ表示装置に表示され
るものである。

このような構成の本装置は、先ず始めに操作者がコンソ
ールを操作してシステムを起動させ、スキャンを開始（
撮影開始）させる。これによりＸ線ビームが曝射され、
被検体の所定断面についての各Ｘ線パスの放射線透過値
が放射線検出器の各放射線用素子により検出され電気信
号に変換される。そして、この変換された信号はデータ
収集装置で収集され、１ブＯジエクシヨン（１撮影方向
）毎に前処理装置２４．２４−に入力される。しかし、
コントローラ２３．２３−により奇数ビューデータの時
は前処理装置２４に取込まれ、偶数ビューデータの時は
前処理装置２４′に取込まれるように制御される二すな
わち、奇数番目のプロジェクションではその収集データ
が前処理装置２４に取込まれ、偶数番目のプロジェクシ
ョンではその収集データが前処理装置２４−に取込まれ
て対数変換、ゲイン補正、オフセット補正等が成される
。

この処理されたデータ（奇数番目或いは偶数番目におけ
る１プロジエクシヨン方向毎の各Ｘ線パスにおけるＸ線
吸収データ）は１ビユーのデータ処理が終ると次のコン
ボルバ２５あるいは２５−に送られ、ここでコンボリュ
ーションされ、次のパックプロジェクタ２６あるいは２
６−でイメージメモリ２７あるいは２７′に逆投影され
、重ね合わされる形で該イメージメモリ２７あるいは２
７′上に加算されることによって個々の画素位置のＣＴ
値が求められ、このＣＴ値による断層像が再構成される
。この結果、イメージメモリ２７．２７−上に奇数ビュ
ー、偶数ビューの再構成像が得られる。これら両頁構成
像コントローラ２３．２３′により読み出され、磁気デ
ィスク装置２２に送られ保存されるがその際、奇数ビュ
ー、偶数ビューの再構成像はコントローラ２３′により
その加算器ＡＤＤを通して加算され両者が重畳された完
成された再構成像として出力され、保存される。この保
存データまたは加算データはコンソールから指令を与え
ることにより、必要に応じて読み出されて、図示しない
画像変換器により所望する範囲のＣＴ値をＣＴ値に応じ
た階調度に変換した上でＣＲ７表示器に表示させるコレ
により、再構成像は白黒濃淡像として表示される。

ここで、再構成演算処理部は各演算部（前処理装置２４
．２４′、コンボルバ２５．２５′、バックプロジェク
タ２６．２６−　”）において１ビユーのデータ処理が
終ると次の演算部にデータを転送し、同時に前の′ＩＲ
算部からデータを取込むいわゆるビュー・パイプ・ライ
ン方式を用いるようにし、データの高速処理を可能にし
ている。

このようなパイプ・ライン的な動作はコントローラ２３
．２３′によって行われる。また、コントローラ２３．
２３−は前処理済みのデータをＣＰＬＩ２１に転送する
機能も持つ。

このように、奇数ビュー・データ処理用、偶数ビュー・
データ処理用の２系統の再構成演算処理部を設けて、奇
数ビュー・データが取込まれた時は奇数ビュー・データ
処理用演算処理部にてパイプ・ライン的に奇数ビューの
みによるデータの再構成処理を行い、偶数ビュー・デー
タが取込まれ。　た時は偶数ビュー・データ処理用演算
処理部にてパイプ・ライン的に偶数ビューのみによるデ
ータの再構成処理を行うようにし、最後に両前構成画像
を加算して再構成画像を完成させるようにしたことによ
り、各再構成演算処理部には再構成処理演算の負担を軽
減させることができ、がっ、パイプ・ライン処理により
個々の演算は高速化できるので、高密度の画像であって
も再構成処理を高速に行えるようになる。因みに２系統
の再構成演算処理部を用いた上述の例では各々の演算回
数は１／２となるために処理時間も１／２になる。

尚、本発明は上記し、且つ、図面に示す実施例に限定す
ることなくその要旨を変更しに範囲内で適宜変形して実
施し得ることはもちろんであり、例えば、上記実施例で
は再構成演算処理部を２系統としたが必要により３系統
以上としても良く、また、本発明はＣＴスキャナの各世
代に対し利用できることはもとより、Ｘ線ＣＴスキャナ
の他、磁気共鳴現象を利用したＣＴスキャナ、超音波を
利用したＣＴスキャナ等、上述した再構成演算処理を行
って画像を得る装置に広く利用できる。

［発明の効果コ以上詳述したように本発明によれば、高密度の再構成画
像であっても短時間で演算処理を済ませることができ、
良質の画像を早く得ることが出来る断層検査装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部構成ブロック図、
第２図はＣＴスキャナの構成例を説明するための図であ
る。１・・・スキャナ本体、２・・・Ｘ線源、３・・・放射
線検出器、４・・・被検体、５・・・Ｘ線コントローラ
、６・・・スキャナコントローラ、７・・・システムコ
ントローラ、８・・・コンソール、９・・・データ収集
装置、１ｏ・・・前処理装置、１４・・・画像変換器、
１５・・・ＣＲ７表示器、２１・・・ＣＰＬＩ、２２・
・・磁気ディスク、２３．２３−・・・コントローラ、
１０．２４．２４−・・・前処理装置、１１．２５゜２
５′・・・コンボルバ、１２．２６．２６′・・・バッ
クプロジェクタ、１３．２７．２７−・・・イメージメ
モリ、２８・・・ＤＭＡ　（ダイレクト・メモリ・アク
セス）バス。

Claims

【特許請求の範囲】

被検体の特定断面に対してその各方向から放射線または
物質透過性のビームによる透過データを二次元分解能を
以て収集し、この収集した前記各方向毎の透過データに
対して画像再構成処理を施し前記被検体の特定断面の再
構成画像を得るようにした断層検査装置において、前記
再構成処理を行う再構成演算処理部は少なくとも２系統
設け、且つ、再構成演算処理部には順次与えられる前記
各方向毎の収集透過データを前記各方向単位で上記系統
に交互に取込み再構成処理を行わせ、全方向分の収集透
過データについて再構成処理が終了後、両者を加算して
再構成画像を完成させる制御手段を設けたことを特徴と
する断層検査装置。