JP2002355240A

JP2002355240A - Ｘ線コーンビーム投影データから画像を再構成する方法

Info

Publication number: JP2002355240A
Application number: JP2002116666A
Authority: JP
Inventors: Erhard Paul Artur Klotz; パオルアルトゥールクロッツエアハルト; Reiner Koppe; コッペライナー; Hermann Schomberg; ショーンベルクヘルマン
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2002-12-10
Also published as: DE10119105A1; US20020154737A1; US6618468B2; EP1258835A2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明はＸ線コーンビーム投影のカットオフ
による画質への影響を減少する方法及びＸ線装置を提供
することを目的とする。【解決手段】本発明は検査対象の検査領域からのコー
ンビーム投影データから画像を再構成する方法に関す
る。コーンビーム投影データは、検査領域周りの軌道に
沿って案内されるＸ線源とＸ線画像インテンシファイア
を含むＸ線装置により捕捉される。第１の投影データは
インテンシファイアの低分解能の第１の動作モードで検
査領域から捕捉され、第２の投影データはインテンシフ
ァイアの高分解能の第２の動作モードで検査領域のサブ
領域から捕捉される。第１と第２のデータは組合わされ
第３の投影データを形成する。第３のデータはサブ領域
は第２の投影データで、検査領域の残りの部分は第１の
投影データで表される。第３の投影データに基づき画像
が再構成される。本発明は特にＣ型アームＸ線装置とい
ったＸ線装置に関する。

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線コーンビーム
投影データから画像を再構成する方法、および、対応す
るＸ線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｃ型アームＸ線システムを使用して撮像
を行うことは周知である。その場合、最初に、Ｘ線コー
ンビーム投影のセットを、検査されるべき対象物の検査
領域から捕捉する。次に、上記のコーンビーム投影のセ
ットから、撮像されるべき検査領域におけるＸ線減衰係
数の２次元又は３次元分布を再構成する。この分布は、
上記検査領域の２Ｄ画像又は３Ｄ画像の役割を果たす。

【０００３】一般的に、検査される対象物は人体であ
る。投影に使用されるコーンビームは、実質的に点であ
るＸ線源（コーンの頂点）と、電子光学システムを切り
替えることにより小さくすることができるＸ線検出器の
感Ｘ線表面領域とにより形成される。撮像されるべき検
査領域は、Ｘ線源と検出器との間に配置される。Ｘ線源
は、Ｃ型アームシステムの１つの端に取付けられ、撮像
されるべき検査領域周りの所定の軌道に沿って案内さ
れ、コーンビーム投影のセットを捕捉する。コーンビー
ム投影は、時間的又は空間的に短い間隔で次々と測定さ
れる。上述したような構成により、軌道は、球体の略表
面上に少なくとも位置しており、球体の中心はＣ型アー
ムシステムのアイソセンタを構成する。

【０００４】軌道が好適に選択されると、球体容積が検
査領域として撮像可能である。このような球体の直径
は、軌道の選択にひどく依存するものではないが、検出
器の寸法及び一部の他の幾何学的パラメータに依存す
る。実際には、この直径は、最大で約３０ｃｍとなる。
当然、検査対象が人体である場合、人体は上述のような
小さい球体には入りきらないので、コーンビーム投影は
やむを得ずカットオフされ、コーンビームは人体全体を
カバーしないことを意味する。しかし、検査領域の画像
は、軌道に沿っての全てのコーンビーム投影により、つ
まり、投影がカットオフされない限りには、明確に決定
される。

【０００５】コーンビーム投影がカットオフされること
により、検査領域を常に明確に決定することができなく
なる。このことは、球体の内側では影響は小さい。しか
し、球体の端において大きい変動が発生する場合があ
る。このような変動は、画質、特に、撮像されるべき検
査領域の端における画質に悪影響を及ぼす。カットオフ
されたコーンビーム投影の再構成は、画質を低下させる
アーチファクトを発生させる。

【０００６】アノード電圧を維持しながらフォーカシン
グ電圧を変えることにより、Ｘ線画像インテンシファイ
アの異なる入射野の直径間で切り替えることが可能であ
る。入射野の直径が小さくされると、分解能が増加す
る。一方、分解能が増加すると、撮像可能な検査領域は
小さくなり、これは、入射野の直径が小さくなることに
よる。つまり、コーンビーム投影がカットオフされるこ
とによる影響は、分解能が増加し、それに応じて入射野
の直径が小さくされるとより明らかとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、Ｘ
線コーンビーム投影がカットオフされることによる画質
への影響を減少することができる方法及びＸ線装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１記
載の方法及び請求項５記載のＸ線装置により達成され
る。

【０００９】本発明は、Ｘ線源及びＸ線画像インテンシ
ファイアを含むＸ線装置によって検査されるべき対象物
の検査領域のコーンビーム投影データを捕捉するという
考えに基づいており、Ｘ線源は検査領域の周りの軌道に
沿って案内され、投影データを捕捉する。Ｘ線画像イン
テンシファイアは、最初は、低分解能の第１のモードで
動作する。第１の動作モードでは、第１の投影データを
検査領域から捕捉する。次に、Ｘ線画像インテンシファ
イアは、高分解能の第２の動作モードで動作する。第２
の動作モードでは、第２の投影データを検査領域のサブ
領域から捕捉する。続いて、第１及び第２の投影データ
は組合わされ第３の投影データを形成する。第３の投影
データは、検査領域のサブ領域用の第２の投影データ
と、検査領域の残りの部分用の第１の投影データとから
構成される。残りの部分とは、検査領域とサブ領域の差
の領域である。続いて第３の投影データに基づいて画像
が再構成される。

【００１０】このことは、サブ領域のコーンビーム投影
は高分解能で捕捉されるので、サブ領域の小さな細部も
可視化されるという利点を特に提供する。特に、サブ領
域の端におけるカットオフされたコーンビーム投影の影
響は減少される。なぜなら、これらの位置に対しては、
第１の投影データを用いることができるからである。Ｘ
線画像インテンシファイアの第１の動作モードでは、第
２の動作モードと比較すると、コーンビーム投影がカッ
トオフされる可能性はずっと少ない。というのは、第１
の動作モードでは基本的に、検査領域全体がカバーされ
るからである。第１の動作モードでは、コーンビーム投
影は特にサブ領域の周りではカットオフされない。従っ
て、再構成の際に、サブ領域内及びサブ領域の周りにお
ける望ましくないアーチファクトは阻止することができ
る。

【００１１】本発明の変形では、第１の動作モードで捕
捉される第１の投影データの数は、２Ｄ補間により増加
することができる。このことは、第１の投影データの数
が増加されることにより、再構成された画像、特に、差
の領域における画質が向上するので有利である。

【００１２】本発明の好適な変形では、サブ領域は、第
１の動作モードでの第１の投影データの捕捉の際はダイ
アフラムによってマスクされ、Ｘ線照射量を少なくする
ことができる。第２のサブ領域は、第１及び第２の動作
モードでカバーされる事実を考慮すると、上記のように
することにより、サブ領域はＸ線に１回だけ照射され、
全体としてのＸ線照射量が減少されることが達成され
る。

【００１３】本発明の更なる好適な変形では、サブ領域
が検査領域の中心に配置されていない場合は、ダイアフ
ラムは、第１の投影データの捕捉の際に、連続的に再調
整される。これにより、投影データを得るために、Ｘ線
源が検査領域の周りの軌道に沿って案内され第１の投影
データを捕捉する際に、サブ領域が移動しても、Ｘ線源
及びＸ線画像インテンシファイアに対するサブ領域の所
望されるシールドが保証される。

【００１４】本発明は更に、請求項５に記載され、上述
したような方法と同一及び類似であるよう構成又は更に
考えられ、対応する有利な実施例を有するＸ線装置に関
する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明を、図面を参照しながら以
下に詳細に説明する。

【００１６】図１は、Ｃ型アームＸ線装置５を示す。Ｘ
線装置は、Ｘ線源１、Ｘ線画像インテンシファイア２、
及び、テレビジョンカメラ７を含む。ダイアフラム６
は、Ｘ線源１の前方に配置される。Ｘ線源１とＸ線画像
インテンシファイア２との間には、例えば、患者といっ
た検査されるべき対象物の検査領域３が位置する。サブ
領域４は、検査領域３内に画成される。Ｘ線源１とＸ線
画像インテンシファイア２は、Ｃ型アームシステム５の
Ｃ型アームの端にそれぞれ取付けられる。

【００１７】Ｘ線源１は、検査領域３の周りの軌道に沿
って案内され、検査領域からのコーンビーム投影データ
を捕捉する。アノード電圧を維持しながらＸ線画像イン
テンシファイア２のフォーカシング電圧を変えることに
より、Ｘ線画像インテンシファイアの異なる入射野の直
径、従って、異なる動作モード（フォーマット）に切り
替えることが可能である。入射野の直径が小さくなると
分解能は増加する。

【００１８】図２は、第１の動作モードにおいて低分解
能で捕捉した投影（図２ａ）と、第２の動作モードにお
いて高分解能で捕捉した投影（図２ｂ）と、これらのデ
ータの組合せ（図２ｃ）を示す。

【００１９】図２ｃは、第１の投影データと第２の投影
データとがどのように組合わされ、第３の投影データを
形成するのかを示す。サブ領域４では、第３の投影デー
タは、サブ領域４の第２の投影データに対応する。検査
領域３の残りの部分３ａでは、第３の投影データは、検
査領域３の第１の投影データを表す。

【００２０】図２ａに示すように、最初に、第１のコー
ンビーム投影データのセットは、例えば、３８ｃｍの最
大入射野直径を有し、従って、低分解能の第１の動作モ
ードで、検査領域３から捕捉される。この第１の動作モ
ードでは、検査領域３は、画像インテンシファイア上に
基本的に完全に投影され、従って、例えば、頭部の場
合、コーンビーム投影はカットオフされない。

【００２１】図２ｂに示すように、第２のランにおい
て、第２のコーンビーム投影データのセットが、Ｘ線画
像インテンシファイアの第２の動作モードで、サブ領域
４から捕捉される。この第２の動作モードでは、画像イ
ンテンシファイアの入射野の直径は、第１の動作モード
におけるよりも小さい（例えば、１７ｃｍ）。入射野の
直径は小さいので、Ｘ線画像インテンシファイアは高分
解能となる。しかし、一方で入射野の直径が小さいこと
により、検査領域３は完全には投影されなくなり、従っ
て、コーンビーム投影がカットオフされてしまう。従っ
て、この第２のランでは、検査領域３のサブ領域４のみ
がカバーされる。このサブ領域４は、検査されるべき検
査領域３の関心領域及び一部であるよう選択され、とい
うのは、この検査されるべき一部は通常、高分解能でそ
の検査領域３の細部を再現することが必要だからであ
る。例えば、頭蓋の中の微細な骨構造といった細部は、
高分解でのみ認識可能である。従って、画像インテンシ
ファイア２は、第２の動作モードに調整され、第２のコ
ーンビーム投影データは、第２のサブ領域４から得られ
る。

【００２２】従って、２つの異なるランが行われ、異な
る幾何学設定で投影データを捕捉することができる。

【００２３】第１及び第２のコーンビーム投影データを
捕捉した後、検査領域３からの第１のコーンビーム投影
データのセット（図２ａ）と、サブ領域４からの第２の
コーンビーム投影データのセット（図２ｂ）は組合わさ
れ、第３のコーンビーム投影データのセット（図２ｃ）
が形成される。第３のコーンビーム投影データのセット
は基本的に、第１のコーンビーム投影データのセットか
ら形成される。しかし、サブ領域４用の第１の投影デー
タは、サブ領域４用の第２の投影データにより取って代
わられる。尚、サブ領域４は検査領域３に含まれるの
で、サブ領域４の第１の投影データは入手可能である
が、第２の投影データは、第２のサブ領域４にのみ入手
可能であって、検査領域３全体に対しては捕捉すること
ができない。第２の投影データが入手可能である限り、
第１の投影データよりも優先され、従って、第１の投影
データに取って代わられる。その結果、第３の投影デー
タが得られ、これは、高分解能でサブ領域４を、低分解
能で検査領域３の残りの部分３ａ（サブ領域４以外の検
査領域の部分）を再現する。好適な手段（画像処理装
置）８が図１に示すＸ線装置内設けられ、第３の投影デ
ータを形成する。

【００２４】次に、再構成コンピュータ９を使用しなが
ら、第３の投影データに基づいて画像の再構成が行われ
る。再構成は、例えば、フィルタ付き逆投影法にアルゴ
リズムを適用することにより行われることが可能であ
る。データ捕捉の際の軌道が円形である場合、フェルト
カムプ（Feldkamp）アルゴリズムも再構成に使用するこ
とができる。

【００２５】第１の動作モードにおける第１の投影デー
タのセットは更に、遅い空間走査速度で捕捉することが
でき、というのは、差の領域３ａの画質は、サブ領域４
の画質が充分である限りは二次的に重要であるからであ
る。

【００２６】或いは、第１の動作モードで捕捉される第
１の投影データの数は、２Ｄ補間により増加されてもよ
く、それにより、必要である場合には、再構成の後に、
差の領域３ａの画質を向上することができる。

【００２７】Ｘ線画像インテンシファイアの第１及び第
２の動作モードの回転動作の際に、投影画像は、通常は
１−２°又は小さい角度の走査速度（例えば、４°）で
捕捉することができ、それにより、検査領域へのＸ線照
射量を少なくすることができる。

【００２８】Ｘ線照射量を少なくするには、サブ領域４
は、低分解能での第１の動作モードでのデータ捕捉の際
に、ダイアフラム６（リングダイアフラムとして構成さ
れる）によってマスクされることが可能である。これ
は、サブ領域４の第１の投影データは、その領域４の第
２の投影データにより取って代わられ、不必要だからで
ある。

【００２９】サブ領域４が検査領域３の中心に配置され
る場合は、上述したようなコーンビーム投影データの捕
捉を行うことができる。しかし、サブ領域４が検査領域
３の中心に配置されない場合は、サブ領域４が常にしっ
かりとマスクされることを確保するためには第１の動作
モードの回転動作の際に、ダイアフラムは、連続的に再
調整されなければならない。

【００３０】血管造影法が行われる場合、低分解能の第
１の動作モードの回転動作の際は、造影剤を使用する必
要はない。造影剤は、第２の動作モードの第２の回転動
作の間にのみ使用される必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｘ線装置を示す図である。

【図２ａ】第１の投影データを示す図である。

【図２ｂ】第２の投影データを示す図である。

【図２ｃ】第３の投影データを示す図である。

【符号の説明】

１Ｘ線源２Ｘ線画像インテンシファイア３検査領域３ａサブ領域以外の検査領域４サブ領域５Ｘ線装置６ダイアフラム７テレビジョンカメラ８画像処理装置９再構成コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者エアハルトパオルアルトゥールクロッツドイツ連邦共和国，24534 ノイミュンスター，カルルシュトラーセ 56 (72)発明者ライナーコッペドイツ連邦共和国，22457 ハンブルク, ルーゲンベルゲナーヴェーク３ (72)発明者ヘルマンショーンベルクドイツ連邦共和国，22453 ハンブルク, ゲルンローダーヴェーク 14 Ｆターム(参考） 4C093 AA08 CA13 EA02 EA14 EB02 EC16 EC28 FE06 FE14 FE30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査されるべき対象物の検査領域のコー
ンビーム投影データから画像を再構成する方法であっ
て、上記コーンビーム投影データは、Ｘ線源及びＸ線画像イ
ンテンシファイアを含むＸ線装置により捕捉され、上記Ｘ線源は、上記投影データを捕捉するよう上記検査
領域の周りの軌道に沿って案内され、上記Ｘ線画像インテンシファイアの第１の動作モードに
おいて、低分解能で上記検査領域から第１の投影データ
を捕捉する段階と、上記Ｘ線画像インテンシファイアの第２の動作モードに
おいて、高分解能で上記検査領域のサブ領域から第２の
投影データを捕捉する段階と、上記第１の投影データと上記第２の投影データを組合せ
て第３の投影データを形成し、上記第３の投影データ
は、上記検査領域の上記サブ領域では上記第２の投影デ
ータを表し、上記検査領域の残りの部分では上記第１の
投影データを表す段階と、上記第３の投影データに基づいて画像を再構成する段階
とを含む方法。
【請求項２】上記第１の動作モードにおいて上記検査
領域から捕捉される上記第１の投影データの数は、２Ｄ
補間により増加される請求項１記載の方法。
【請求項３】上記サブ領域は、上記第１の動作モード
による上記第１の投影データの捕捉の際に、ダイアフラ
ムによりマスクされ、Ｘ線照射量が少なくされる請求項
１記載の方法。
【請求項４】上記サブ領域が上記検査領域の中心に位
置しない場合、上記ダイアフラムは、上記第１の投影デ
ータの捕捉の際に、連続的に再調整される請求項３記載
の方法。
【請求項５】請求項１記載の方法を実行するＸ線装置
であって、検査されるべき対象物の検査領域からコーンビーム投影
データを捕捉するためのＸ線源及びＸ線画像インテンシ
ファイアを含み、上記Ｘ線源は、上記投影データを捕捉するために上記検
査領域の周りの軌道に沿って案内され、第１の投影データが、上記Ｘ線画像インテンシファイア
の第１の動作モードにおいて、低分解能で上記検査領域
から捕捉され、第２の投影データが、上記Ｘ線画像インテンシファイア
の第２の動作モードにおいて、高分解能で上記検査領域
のサブ領域から捕捉され、上記第１の投影データと上記第２の投影データを組合
せ、第３の投影データを形成する手段を更に含み、上記第３の投影データは、上記検査領域の上記サブ領域
では上記第２の投影データを表し、上記検査領域の残り
の部分では上記第１の投影データを表し、上記第３の投影データに基づいて、画像を再構成する画
像処理装置を更に含む装置。