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JP3977624B2 - X-ray computed tomography system - Google Patents

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JP3977624B2
JP3977624B2 JP2001320928A JP2001320928A JP3977624B2 JP 3977624 B2 JP3977624 B2 JP 3977624B2 JP 2001320928 A JP2001320928 A JP 2001320928A JP 2001320928 A JP2001320928 A JP 2001320928A JP 3977624 B2 JP3977624 B2 JP 3977624B2
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JP
Japan
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ray
tube
ray tube
computed tomography
pair
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俊之 新野
祐司 柳田
成幸 中島
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のとおり、X線コンピュータ断層撮影装置は、被検体を多方向からX線で走査することにより収集した投影データに基づいて断面の減弱係数分布、つまり断層像を再構成することを実現した装置である。
【0003】
近年、被検体を透過したX線をダイレクトに電荷に変換する半導体検出器の開発が進み、その感度向上に伴ってX線量の低減、つまり被曝量の低減化が進行している。
【0004】
しかし、被曝量の低減にも限界があり、ある一定量以下になると、濃度分解能が著しく下がり、診断に耐えうるような画質を確保することができなくなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、X線コンピュータ断層撮影装置において、被曝量の低減と高画質の確保とを両立することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第1局面において、略円環状の回転架台に搭載され、被検体にX線を照射する第1X線管球と、記被検体と前記第1X線管球との間に配置される開度可変の第1X線絞り装置と、記回転架台上の前記第1X線管球に対向する位置に搭載される第1X線検出器と、前記回転架台上の前記第1X線管球から円周方向に所定角度ずれた位置に搭載される第2X線管装置と、前記被検体と前記第2X線管球との間に配置される開度可変の第2X線絞り装置と、前記回転架台上の前記第2X線管装置に対向する位置に搭載される第2X線検出器と、前記X線が前記被検体の関心領域だけに限定的に照射するように前記第2X線絞り装置の開度を前記第1X線絞り装置の開度より狭く設定する制御部と、前記第2X線検出器のチャンネルのうち、狭い開度に起因してデータ欠落を起こしたチャンネルの投影データを、前記第1X線検出器の対応するチャンネルの投影データで回転角毎に補完するデータ補完部と、前記第2X線検出器による投影データと、前記補完する前記第1X線検出器による投影データとに基づいて画像データを再構成する再構成部とを具備することを特徴とする。
本発明は、第2局面において、X線管球装置とX線検出器とのペアを複数装備するX線コンピュータ断層撮影装置において、前記複数のペアの中の少なくとも1つのペアのX線管球装置は前記X線が前記被検体の関心領域だけに限定的に照射するように他のペアのX線管球装置よりもX線の広がり角が狭く設定され、前記X線の広がり角が狭く設定された少なくとも1つのペアによる投影データと、前記少なくとも1つのペアで欠落しているチャンネルについて補完する前記他のペアによる投影データとに基づいて画像データを再構成することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明によるX線コンピュータ断層撮影装置を好ましい実施形態により説明する。なお、X線コンピュータ断層撮影装置のスキャン方式としては、X線管とX線検出器とが1体として被検体の周囲を回転するローテート/ローテートタイプ、リング状にアレイされた多数の検出素子が固定され、X線管のみが被検体の周囲を回転するステーショナリ/ローテートタイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能であるが、ここではローテート/ローテートタイプを例に説明する。また、1枚の断層像データを再構成するには、被検体の周囲1周、約360°分の投影データの1セットが、またハーフスキャン法でも180°+ファン角分の投影データが必要とされる。ここでは、前者の例で説明する。なお、投影データとは、X線パス上の組織等の減弱係数(又は吸収係数)の通過距離に関する積分データとして定義される。
【0009】
図1に、本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の主要部の構成を示している。本実施形態のX線コンピュータ断層撮影装置は、スキャンガントリ1とコンピュータ装置2と図示しない寝台とから構成される。スキャンガントリ1は、被検体に関する投影データを収集するための構成要素であり、その投影データはコンピュータ装置2に取り込まれ、画像再構成等の処理に供される。被検体は、寝台の天板に載置された状態でスキャンガントリ1の撮影領域内に挿入される。
【0010】
コンピュータ装置2は、中央制御ユニット21と、それに対してデータ/制御バス22を介して接続されたデータ補完ユニット23、画像再構成ユニット24及び画像表示ユニット25から構成される。
【0011】
スキャンガントリ1は、多管球型であり、つまり円環状の回転架台に、X線管装置とX線検出器とのペアが複数搭載されている。ここでは、2管球型として説明する。第1ペア11は、第1X線管装置110と、それに対向する多チャンネル型の第1X線検出器113とが回転架台に搭載されている。第2ペア12は、第2X線管装置120と、それに対向する多チャンネル型の第2X線検出器123とが、その中心軸が第1ペア11の中心軸と回転軸RAで所定角度(ここでは90°と仮定する)交差し、且つ第1ペア11と同じ断面(スライス)を走査する位置関係で回転架台に搭載されている。
【0012】
第1X線管装置110は、第1X線管球111と、第1X線管球111と被検体との間に配置される、具体的には第1X線管球111のX線放射窓の直前に取り付けられる第1X線絞り装置120等の周辺要素とから構成される。この第1X線絞り装置120は、第1X線管球111から放射されるX線の広がり角(ファン角、視野角ともいう)を制限するための装置であり、複数の可動式遮蔽板と、それらを個々に移動する駆動部とを備えている。複数の可動式遮蔽板各々の位置を制御することにより、開口の開度および開口の中心位置を任意に調整することができるようになっている。
【0013】
第2X線管装置120も同様に、第2X線管球121と、第2X線絞り装置122等の周辺要素とから構成される。また、第2X線絞り装置122も、第1X線絞り装置112と同様に、第2X線管球121から放射されるX線の広がり角(ファン角)を制限するための装置であり、複数の可動式遮蔽板と、それらを個々に移動する駆動部とを備え、複数の可動式遮蔽板各々の位置を制御することにより、開口の開度および開口の中心位置を任意に調整することができるようになっている。
【0014】
X線制御部13は、管電圧及びフィラメント電流(フィラメント電流により管電流が制御される)を第1、第2X線管球111,121に対して個別に印加及び供給することができるように、第1X線管球111と第2X線管球121とにそれぞれ対応する2系統の高電圧発生器を装備している。これら2系統の高電圧発生器から第1、第2X線管球111、121に印加される管電圧及びフィラメント電流は、スキャン制御部14の制御のもとにある。このX線制御部13に対する制御とともに、スキャン制御部14は、第1、第2X線絞り装置112、122それぞれの開口の開度および開口の中心位置、さらには回転架台の回転、天板のスライド等スキャンに関わる全てのオペレーション制御を担当する。
【0015】
第1、第2X線検出器113、123の出力は、それぞれデータ収集部114、124、図示しないが連続回転を可能にするスリップリング及び前処理部を介して投影データとしてコンピュータ装置2に供給される。コンピュータ装置2のデータ補完ユニット23では、詳細は後述するが、第2X線検出器123の投影データの欠落部分を第1X線検出器113の投影データで補完する。この補完された投影データに基づいて再構成ユニット24で断層像データが再構成され、画像表示ユニット25に表示される。
【0016】
図2には、スキャン制御部14により調整された第1X線絞り装置112の開度と第2X線絞り装置122の開度とを示している。第2X線絞り装置122の開度は、第1X線絞り装置112の開度よりも大きく設定される。第1X線絞り装置112の開度A1は、第1X線管球111からのX線が被検体断面の全域に照射する程度に比較的広く設定され、一方、第2X線絞り装置122の開度A2は、第2X線管球121からのX線が被検体断面内の関心部位(関心領域)だけを限定的に照射し、関心部位以外の部分には照射しない程度に比較的狭く設定される。実際には、それぞれの開度A1,A2は、被検体の体格及び関心部位の種類等のパラメータに応じた標準値に設定してもよいし、低曝射でプリスキャンして得た断層像から被検体個別値に設定するようにしてもよい。
【0017】
このように互いに相違する開度でスキャンが行われる。スキャンに際しては、第1X線管球111から曝射されるX線の線量は、第2X線管球121から曝射されるX線の線量よりも低く設定される。具体的には、第1X線管球111に印加される管電圧TV1と、第2X線管球121に印加される管電圧TV1とは等価又は略等価に設定され、一方、第1X線管球111のフィラメント電流(管電流:TC1)は、第2X線管球121のフィラメント電流(管電流:TC2)よりも低く設定される。例えば第2X線管球121の管電流は250mAに、第1X線管球111の管電流は50mAに設定される。このように管電圧は同じに、管電流を相違させることにより、線量は相違するが、線質は同じに揃えることができる。
【0018】
このような設定のもとでスキャンが行われ、第1、第2X線検出器113、123で検出された投影データは、コンピュータ装置2のデータ補完ユニット23に供給される。第2ペア12のX線は被検体断面全域をカバーしていないので、その第2X線検出器123で検出した投影データだけでは断層像を実質的に再構成することはできない。つまり、第2X線検出器123のチャンネルのうち、狭い開度に起因して、一部のチャンネルでデータ欠落を起こしている。この欠落しているチャンネルのデータを、第1X線検出器113の対応するチャンネルの投影データで補完する処理が、データ補完ユニット23で行われる。
【0019】
図3は、第1、第2のX線管球111,121それぞれの軌道を示している。第2X線管球121は、第1X線管球111に対して90°遅れる位置に配置されているので、その角度分だけ第1X線管球111から遅れた軌道を描いている。ここで、回転角α°に注目する。図4には、第2X線管球121が回転角α°にあるときの第2X線検出器123により検出された投影データ分布を示している。X線が照射されていない部分のチャンネルのデータが欠落していることが伺える。このデータ欠落を起こしているチャンネルの投影データを、第1X線管球111が同じ回転角α°にあるときに第1X線検出器113により検出された同じチャンネルの投影データにより補完する。
【0020】
実際には、線量が相違し、それに応じて基準レベルが相違するので、基準レベルを揃えるために、加重加算する。回転角をθ、チャンネルをch、第1X線検出器113で検出された投影データをPD1、第2X線検出器123で検出された投影データをPD2と表すと、補完ユニット23から出力される投影データPDは、次のように表される。
【0021】
PD(θ、ch)=a・PD1(θ、ch)+b・PD2(θ、ch)
a,bは重み係数であり、その関係は、a>bであって、第2X線管球121に対する第1X線管球111の線量比をcとすると、a=c・bを満たすように設定される。例えば上述した管電圧、管電流の条件と同様に、線量比cが、(50mA/250mA)=1/5と仮定すると、a=5、b=1に設定される。
【0022】
なお、実際には、第2ペア12でデータ欠落を起こしているチャンネルでは、a=5、b=0に、第2ペア12でデータ欠落を起こしてないチャンネルでは、a=0、b=1に変化させ、データ欠落を起こしているチャンネルだけを第1ペア11で収集した投影データで補完する処理が典型的である。
【0023】
このようにファン角が狭いが線量の高いX線と、ファン角が広いが線量の低いX線とを併用することにより、必要な部分、つまり関心部位に対しては高分解能で高画質を提供しながら、それと共に関心部位及びそれ以外の部分全体に線量の高いX線を照射するのに比べて被曝量を低く抑えることができる。
【0024】
実際の撮影手順では、いずれか一方のペア11又は12を使って、低い線量のX線を被検体断面全域に照射する条件のもとでプリスキャンを行い、それにより取得した比較的低分解能の断層像から関心部位を同定し、その大きさから第2X線絞り装置122の開口開度を設定するとともに、図5に示すように、寝台天板の左右上下動の調整により回転軸RA上に関心部位を配置した状態を確保することが必要と考えられる。この状態では、第2X線絞り装置122の開口位置は、回転中、固定的で良い。
【0025】
しかし、図6に示すように、回転軸RA上に関心部位を配置した状態を確保することが不可能又は困難な場合がまったくないとは言えない。この場合には、第2X線管球121が1周の中のどの回転角にあっても常に関心部位をそのX線の視野内に捕らえるように広い開口に設定する必要がある。しかし、この設定では、被曝量を最小限に抑えることはできない。そのため、第2X線絞り装置122の開口を関心部位の大きさに絞った狭い開度に設定した上で、第2X線管球121が1周の中のどの回転角にあっても常に関心部位をそのX線の狭い視野内に捕らえるように、第2X線絞り装置122の開口位置を回転角に同期させて移動させることが有効である。第2X線絞り装置122の開口位置と、回転角との関係は、プリスキャンで取得した断層像上での関心部位の位置と、回転軸RAの位置と、第2X線管球121の焦点の位置との3者の位置関係から幾何学的に求めることができる。この第2X線絞り装置122の開口位置と回転角との関係に従って、スキャン制御部14では、第2X線絞り装置122の開口位置を回転角に同期させて移動させるために第2X線絞り装置122を制御することができる。
【0026】
本発明は上述した実施形態に限定されず、種々変形して実施可能である。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、X線コンピュータ断層撮影装置において、被曝量の低減と高画質の確保とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の主要部の構成図。
【図2】図1の第1、第2X線絞り装置それぞれの開度を示す図。
【図3】図1の第1、第2のX線管球それぞれの軌道を示す図。
【図4】図1の第1、第2ペアそれぞれの投影データを概略的に示す図。
【図5】本実施形態において、回転軸上に関心部位が存在する場合、回転中の第2X線絞り装置の開度及び開口位置が変化しない様子を示す図。
【図6】本実施形態において、回転軸からずれた位置に関心部位が存在する場合、回転に伴って第2X線絞り装置の開度及び開口位置が変化する様子を示す図。
【符号の説明】
1…スキャンガントリ、
11…第1ペア、
110…第1X線管装置、
111…第1X線管球、
112…第1X線絞り装置、
113…第1検出器、
114…第1データ収集部、
12…第2ペア、
120…第2X線管装置、
121…第2X線管球、
122…第2X線絞り装置、
123…第2検出器、
124…第2データ収集部、
13…X線制御部、
14…スキャン制御部、
2…コンピュータ装置、
21…中央制御ユニット、
22…データ/制御バス、
23…データ補間ユニット、
24…再構成ユニット、
25…画像表示ユニット。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray computed tomography apparatus.
[0002]
[Prior art]
As is well known, an X-ray computed tomography apparatus is an apparatus that realizes reconstruction of a cross-sectional attenuation coefficient distribution, that is, a tomographic image, based on projection data acquired by scanning a subject with X-rays from multiple directions. It is.
[0003]
In recent years, the development of semiconductor detectors that directly convert X-rays that have passed through a subject into charges has progressed, and along with the improvement in sensitivity, the reduction in X-ray dose, that is, the reduction in exposure dose has progressed.
[0004]
However, there is a limit to the reduction of the exposure dose. If the exposure dose is less than a certain amount, the density resolution is remarkably lowered, and it is impossible to secure an image quality that can withstand diagnosis.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to achieve both reduction of exposure dose and ensuring high image quality in an X-ray computed tomography apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect of the present invention, the first X-ray tube is mounted on a substantially annular rotating mount and irradiates the subject with X-rays, and is disposed between the subject and the first X-ray tube. A first X-ray aperture device with variable opening, a first X-ray detector mounted at a position facing the first X-ray tube on the rotary mount, and the first X-ray tube on the rotary mount A second X-ray tube device mounted at a position deviated by a predetermined angle in the circumferential direction; a second X-ray diaphragm device with variable opening disposed between the subject and the second X-ray tube; and the rotation A second X-ray detector mounted on a gantry at a position facing the second X-ray tube device, and the second X-ray diaphragm device so that the X-ray is irradiated only to the region of interest of the subject . a control unit for setting narrower than the opening degree of the first 1X-ray beam limiting device the opening, of the channels of the first 2X-ray detector A narrow due to opening of the projection data of the channel that caused the data loss, and data interpolation unit for complementing each rotation angle projection data of the corresponding channel of the second 1X-ray detector, according to the first 2X-ray detector And a reconstruction unit configured to reconstruct image data based on projection data and the projection data by the first X-ray detector to be complemented .
According to a second aspect of the present invention, in the X-ray computed tomography apparatus equipped with a plurality of pairs of an X-ray tube apparatus and an X-ray detector, at least one pair of X-ray tubes among the plurality of pairs is provided. The X-ray spread angle is set to be narrower than that of the other pairs of X-ray tube devices so that the X-ray is irradiated only to the region of interest of the subject, and the X-ray spread angle is narrower. The image data is reconstructed based on the set projection data of at least one pair and the projection data of the other pair that complements the missing channel in the at least one pair.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the X-ray computed tomography apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. As a scanning method of the X-ray computed tomography apparatus, there are a rotation / rotation type in which an X-ray tube and an X-ray detector are rotated as one body, and a large number of detection elements arrayed in a ring shape. There are various types such as a stationary / rotate type in which only the X-ray tube rotates around the subject, and the present invention can be applied to any type, but here, the rotate / rotate type will be described as an example. . In addition, to reconstruct one tomographic image data, one set of projection data for about 360 ° around the periphery of the subject is required, and projection data for 180 ° + fan angle is also required for the half-scan method. It is said. Here, the former example will be described. The projection data is defined as integral data relating to the passing distance of the attenuation coefficient (or absorption coefficient) of the tissue or the like on the X-ray path.
[0009]
FIG. 1 shows the configuration of the main part of the X-ray computed tomography apparatus according to this embodiment. The X-ray computed tomography apparatus according to this embodiment includes a scan gantry 1, a computer apparatus 2, and a bed (not shown). The scan gantry 1 is a component for collecting projection data relating to a subject, and the projection data is captured by the computer device 2 and used for processing such as image reconstruction. The subject is inserted into the imaging region of the scan gantry 1 while being placed on the couch top.
[0010]
The computer apparatus 2 includes a central control unit 21, a data complementing unit 23, an image reconstruction unit 24 and an image display unit 25 connected to the central control unit 21 via a data / control bus 22.
[0011]
The scan gantry 1 is a multi-tube sphere type, that is, a plurality of pairs of X-ray tube devices and X-ray detectors are mounted on an annular rotary mount. Here, a two-tube type will be described. In the first pair 11, a first X-ray tube device 110 and a multi-channel first X-ray detector 113 facing the first X-ray tube device 110 are mounted on a rotating mount. The second pair 12 includes a second X-ray tube device 120 and a multi-channel second X-ray detector 123 facing the second X-ray tube device 120, the central axis of which is a predetermined angle between the central axis of the first pair 11 and the rotation axis RA (here Are assumed to be 90 °) and are mounted on the rotating base in a positional relationship where the same cross section (slice) as the first pair 11 is scanned.
[0012]
The first X-ray tube apparatus 110 is disposed between the first X-ray tube 111 and the first X-ray tube 111 and the subject, specifically, immediately before the X-ray emission window of the first X-ray tube 111. And peripheral elements such as the first X-ray diaphragm device 120 attached to the lens. The first X-ray diaphragm device 120 is a device for limiting the spread angle (also referred to as fan angle or viewing angle) of X-rays radiated from the first X-ray tube 111, and includes a plurality of movable shielding plates, And a drive unit for individually moving them. By controlling the position of each of the plurality of movable shielding plates, the opening degree of the opening and the center position of the opening can be arbitrarily adjusted.
[0013]
Similarly, the second X-ray tube device 120 includes a second X-ray tube 121 and peripheral elements such as the second X-ray diaphragm device 122. Similarly to the first X-ray diaphragm device 112, the second X-ray diaphragm device 122 is a device for limiting the spread angle (fan angle) of X-rays radiated from the second X-ray tube 121. A movable shielding plate and a drive unit that individually moves the movable shielding plate are provided. By controlling the position of each of the plurality of movable shielding plates, the opening degree and the center position of the opening can be arbitrarily adjusted. It is like that.
[0014]
The X-ray control unit 13 can apply and supply a tube voltage and a filament current (the tube current is controlled by the filament current) to the first and second X-ray tubes 111 and 121 individually. Two high voltage generators corresponding to the first X-ray tube 111 and the second X-ray tube 121 are provided. The tube voltage and the filament current applied to the first and second X-ray tubes 111 and 121 from these two high voltage generators are under the control of the scan control unit 14. Along with the control on the X-ray control unit 13, the scan control unit 14 opens the opening and the center position of each of the first and second X-ray diaphragm devices 112 and 122, and further rotates the rotating base and slides the top plate. Responsible for all operation control related to equal scan.
[0015]
Outputs of the first and second X-ray detectors 113 and 123 are supplied to the computer apparatus 2 as projection data via data collection units 114 and 124, a slip ring and a preprocessing unit (not shown) that enable continuous rotation, respectively. The The data complementing unit 23 of the computer apparatus 2 supplements the missing portion of the projection data of the second X-ray detector 123 with the projection data of the first X-ray detector 113, as will be described in detail later. Based on the complemented projection data, tomographic image data is reconstructed by the reconstruction unit 24 and displayed on the image display unit 25.
[0016]
FIG. 2 shows the opening degree of the first X-ray diaphragm device 112 and the opening degree of the second X-ray diaphragm device 122 adjusted by the scan control unit 14. The opening degree of the second X-ray diaphragm device 122 is set larger than the opening degree of the first X-ray diaphragm device 112. The opening A1 of the first X-ray diaphragm 112 is set to be relatively wide so that the X-ray from the first X-ray tube 111 irradiates the entire cross section of the subject, while the opening of the second X-ray diaphragm 122 is A2 is set to be relatively narrow such that the X-ray from the second X-ray tube 121 irradiates only the region of interest (region of interest) within the subject cross section and does not irradiate the portion other than the region of interest. . Actually, the respective openings A1 and A2 may be set to standard values according to parameters such as the physique of the subject and the type of region of interest, or tomographic images obtained by prescanning with low exposure. To the subject individual value.
[0017]
Thus, scanning is performed at different opening degrees. During scanning, the dose of X-rays exposed from the first X-ray tube 111 is set lower than the dose of X-rays exposed from the second X-ray tube 121. Specifically, the tube voltage TV1 applied to the first X-ray tube 111 and the tube voltage TV1 applied to the second X-ray tube 121 are set to be equivalent or substantially equivalent, while the first X-ray tube The filament current 111 (tube current: TC1) is set lower than the filament current (tube current: TC2) of the second X-ray tube 121. For example, the tube current of the second X-ray tube 121 is set to 250 mA, and the tube current of the first X-ray tube 111 is set to 50 mA. In this way, by making the tube voltage the same and making the tube current different, the dose is different, but the radiation quality can be made the same.
[0018]
Scanning is performed under such settings, and projection data detected by the first and second X-ray detectors 113 and 123 is supplied to the data complementing unit 23 of the computer apparatus 2. Since the X-rays of the second pair 12 do not cover the entire cross section of the subject, the tomographic image cannot be substantially reconstructed only with the projection data detected by the second X-ray detector 123. That is, data loss is caused in some of the channels of the second X-ray detector 123 due to a narrow opening. The data complementing unit 23 performs a process of complementing the missing channel data with the projection data of the corresponding channel of the first X-ray detector 113.
[0019]
FIG. 3 shows the trajectories of the first and second X-ray tubes 111 and 121, respectively. Since the second X-ray tube 121 is disposed at a position delayed by 90 ° with respect to the first X-ray tube 111, a trajectory delayed from the first X-ray tube 111 by the angle is drawn. Here, attention is paid to the rotation angle α °. FIG. 4 shows a projection data distribution detected by the second X-ray detector 123 when the second X-ray tube 121 is at the rotation angle α °. It can be seen that the data of the channel of the part not irradiated with X-rays is missing. The projection data of the channel causing the data loss is complemented by the projection data of the same channel detected by the first X-ray detector 113 when the first X-ray tube 111 is at the same rotation angle α °.
[0020]
Actually, since the doses are different and the reference levels are different accordingly, weighted addition is performed in order to align the reference levels. When the rotation angle is θ, the channel is ch, the projection data detected by the first X-ray detector 113 is PD1, and the projection data detected by the second X-ray detector 123 is PD2, the projection output from the complementing unit 23 Data PD is represented as follows.
[0021]
PD (θ, ch) = a · PD1 (θ, ch) + b · PD2 (θ, ch)
a and b are weighting factors, and the relationship is such that a> b and the dose ratio of the first X-ray tube 111 to the second X-ray tube 121 is c, so that a = c · b is satisfied. Is set. For example, similarly to the tube voltage and tube current conditions described above, assuming that the dose ratio c is (50 mA / 250 mA) = 1/5, a = 5 and b = 1 are set.
[0022]
Actually, a = 5 and b = 0 in the channel where data is lost in the second pair 12, and a = 0 and b = 1 in the channel where data is not lost in the second pair 12. Typically, only the channel in which data loss has occurred is supplemented with the projection data collected in the first pair 11.
[0023]
By combining X-rays with a narrow fan angle but high dose, and X-rays with a wide fan angle but low dose, high resolution and high image quality are provided for the necessary part, that is, the region of interest. However, the exposure dose can be kept low as compared with the irradiation of the X-ray with a high dose to the region of interest and the entire other portion.
[0024]
In the actual imaging procedure, pre-scanning is performed using either one of the pairs 11 or 12 under the condition of irradiating the entire cross section of the subject with a low dose of X-rays, and the relatively low resolution acquired thereby. The region of interest is identified from the tomographic image, and the opening degree of the second X-ray diaphragm device 122 is set based on the size, and as shown in FIG. It is considered necessary to secure a state in which the region of interest is arranged. In this state, the opening position of the second X-ray diaphragm device 122 may be fixed during rotation.
[0025]
However, as shown in FIG. 6, it cannot be said that there is no case where it is impossible or difficult to secure the state in which the region of interest is arranged on the rotation axis RA. In this case, it is necessary to set a wide opening so that the region of interest is always captured within the X-ray field of view regardless of the rotation angle of the second X-ray tube 121 in one rotation. However, with this setting, the exposure dose cannot be minimized. Therefore, after setting the opening of the second X-ray diaphragm 122 to a narrow opening that is narrowed down to the size of the region of interest, the region of interest is always set regardless of the rotation angle of the second X-ray tube 121 in one rotation. It is effective to move the opening position of the second X-ray aperture device 122 in synchronization with the rotation angle so that the X-ray is captured in a narrow field of view of the X-ray. The relationship between the opening position of the second X-ray diaphragm 122 and the rotation angle is determined by the position of the region of interest on the tomographic image acquired by the pre-scan, the position of the rotation axis RA, and the focal point of the second X-ray tube 121. It can be obtained geometrically from the positional relationship of the three with the position. In accordance with the relationship between the opening position of the second X-ray diaphragm device 122 and the rotation angle, the scan controller 14 causes the second X-ray diaphragm device 122 to move the opening position of the second X-ray diaphragm device 122 in synchronization with the rotation angle. Can be controlled.
[0026]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented with various modifications.
[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the X-ray computed tomography apparatus, it is possible to achieve both reduction in exposure dose and ensuring high image quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an X-ray computed tomography apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the opening degree of each of the first and second X-ray diaphragm devices of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a diagram showing trajectories of the first and second X-ray tubes shown in FIG. 1;
4 is a diagram schematically showing projection data of each of the first and second pairs in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the opening degree and the opening position of the rotating second X-ray diaphragm device do not change when a region of interest exists on the rotation axis in the present embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the opening degree and the opening position of the second X-ray diaphragm device change with rotation when a region of interest exists at a position shifted from the rotation axis in the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... Scan gantry,
11 ... 1st pair,
110 ... first X-ray tube device,
111 ... 1st X-ray tube,
112 ... 1st X-ray aperture apparatus,
113 ... 1st detector,
114 ... 1st data collection part,
12 ... The second pair,
120 ... the second X-ray tube device,
121 ... the second X-ray tube,
122 ... the second X-ray diaphragm device,
123 ... the second detector,
124 ... the second data collection unit,
13 ... X-ray control unit,
14: Scan control unit,
2 ... Computer device,
21 ... Central control unit,
22: Data / control bus,
23: Data interpolation unit,
24 ... Reconstruction unit,
25: Image display unit.

Claims (8)

略円環状の回転架台に搭載され、被検体にX線を照射する第1X線管球と、
前記被検体と前記第1X線管球との間に配置される開度可変の第1X線絞り装置と、
前記回転架台上の前記第1X線管球に対向する位置に搭載される第1X線検出器と、
前記回転架台上の前記第1X線管球から円周方向に所定角度ずれた位置に搭載される第2X線管装置と、
前記被検体と前記第2X線管球との間に配置される開度可変の第2X線絞り装置と、
前記回転架台上の前記第2X線管装置に対向する位置に搭載される第2X線検出器と、
前記X線が前記被検体の関心領域だけに限定的に照射するように前記第2X線絞り装置の開度を前記第1X線絞り装置の開度より狭く設定する制御部と、
前記第2X線検出器のチャンネルのうち、狭い開度に起因してデータ欠落を起こしたチャンネルの投影データを、前記第1X線検出器の対応するチャンネルの投影データで回転角毎に補完するデータ補完部と、
前記第2X線検出器による投影データと、前記補完する前記第1X線検出器による投影データとに基づいて画像データを再構成する再構成部とを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
A first X-ray tube mounted on a substantially annular rotary mount for irradiating a subject with X-rays;
A variable first opening X-ray diaphragm device disposed between the subject and the first X-ray tube;
A first X-ray detector mounted at a position facing the first X-ray tube on the rotating mount;
A second X-ray tube device mounted at a position deviated from the first X-ray tube on the rotating mount by a predetermined angle in the circumferential direction;
A second X-ray diaphragm with variable opening disposed between the subject and the second X-ray tube;
A second X-ray detector mounted at a position facing the second X-ray tube device on the rotating mount;
A control unit for setting the opening of the second X-ray diaphragm device to be narrower than the opening of the first X-ray diaphragm device so that the X-ray is irradiated only to the region of interest of the subject .
Data that complements projection data of a channel in which data is lost due to a narrow opening degree among channels of the second X-ray detector for each rotation angle with projection data of a corresponding channel of the first X-ray detector. Complement part,
An X-ray computed tomography comprising: a reconstruction unit that reconstructs image data based on projection data from the second X-ray detector and complemented projection data from the first X-ray detector apparatus.
前記第2X線管球のX線量を前記第1X線管球のX線量よりも高く設定するX線制御部をさらに備えることを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。  The X-ray computed tomography apparatus according to claim 1, further comprising an X-ray controller configured to set an X-ray dose of the second X-ray tube higher than an X-ray dose of the first X-ray tube. 前記第2X線管球の管電流を前記第1X線管球の管電流よりも高く設定するX線制御部をさらに備えることを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。  The X-ray computed tomography apparatus according to claim 1, further comprising an X-ray controller configured to set a tube current of the second X-ray tube higher than a tube current of the first X-ray tube. 前記第1、前記第2X線管球の管電圧を略等価に設定するX線制御部をさらに備えることを特徴とする請求項3記載のX線コンピュータ断層撮影装置。  4. The X-ray computed tomography apparatus according to claim 3, further comprising an X-ray control unit that sets tube voltages of the first and second X-ray tubes to be substantially equivalent. 前記制御部は、前記第2X線絞り装置の開口の位置を回転に伴って変化させることを特徴とする請求項1記載のX線コンピュータ断層撮影装置。  2. The X-ray computed tomography apparatus according to claim 1, wherein the control unit changes the position of the opening of the second X-ray diaphragm device with rotation. 3. X線管球装置とX線検出器とのペアを複数装備するX線コンピュータ断層撮影装置において、
前記複数のペアの中の少なくとも1つのペアのX線管球装置は前記X線が前記被検体の関心領域だけに限定的に照射するように他のペアのX線管球装置よりもX線の広がり角が狭く設定され、
前記X線の広がり角が狭く設定された少なくとも1つのペアによる投影データと、前記少なくとも1つのペアで欠落しているチャンネルについて補完する前記他のペアによる投影データとに基づいて画像データを再構成することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
In an X-ray computed tomography apparatus equipped with a plurality of pairs of an X-ray tube apparatus and an X-ray detector,
At least one pair of X-ray tube devices among the plurality of pairs is more X-ray than other pairs of X-ray tube devices so that the X-rays irradiate only the region of interest of the subject. The spread angle is set to be narrow,
Image data is reconstructed based on projection data of at least one pair in which the spread angle of the X-ray is set narrow and projection data of the other pair that complements a channel that is missing in the at least one pair An X-ray computed tomography apparatus.
前記X線の広がり角が狭く設定されているペアは、前記他のペアよりも、前記X線管球の管電流が高く設定されることを特徴とする請求項記載のX線コンピュータ断層撮影装置。7. The X-ray computed tomography according to claim 6 , wherein the X-ray tube is set to have a higher tube current in the pair in which the X-ray spread angle is set narrower than that in the other pair. apparatus. 前記X線の広がり角が狭く設定されているペアは、前記他のペアと、前記X線管球の管電圧が略等価に設定されることを特徴とする請求項記載のX線コンピュータ断層撮影装置。8. The X-ray computed tomography according to claim 7 , wherein the pair in which the X-ray spread angle is set narrow is set to be substantially equivalent to the other pair in the tube voltage of the X-ray tube. Shooting device.
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