特殊撮影法CT概略

大学院補足資料

2019.11.26改定

特殊撮影特殊な方法ないし装置を用いて撮影する

• CT（エックス線CT）• Computed Tomography（コンピュータ断層撮影法）

--- エックス線（電磁波）

• MRI

• Magnetic Resonance Imaging（磁気共鳴撮像法）--- 磁場、RFパルス（ラジオ波帯域の共鳴周波数をもつ電磁波パルス）

• US

• Ultrasonography（超音波撮影） --- 音波

エックス線CT

• エックス線コンピュータ断層撮影

• 物体に多方向からエックス線を照射し、透過エックス線強度という投影データからの逆変換にて元の物体の２次元（３次元）的なエックス線減弱係数の分布を計算する。

• 原理：ラドン変換、逆フーリエ変換

• 実際：畳込み逆投影法（convolution

backprojection法)

エックス線の減弱

線減弱係数：μ1

厚さ：d

線減弱係数：μ2

厚さ：d

I0

I1

I2

I1= I0 × exp(-μ1×d)

I2= I1 × exp(-μ2×d)

I2= I0 × exp{-(μ1+μ2)×d}

= I0 × exp{-∑μi×d}

逆投影の基本的な考え方

２ ３

６ １

５

７

８ ４３

９

a b

c d

５=a+b

７=c+d

８=a+c

４=b+d

３=a+d

９=c+b

第1世代のCT

多元1次連立方程式を解くのと同等

実際の画像再構成第3世代での例

ex. FBP法p(r,θ)

フーリエ変換フィルタ補正(Tf)

フーリエ逆変換逆投影(Bp)

↓

出力画像f(x,y)

p(r,θ)=R・f(x,y) --- f(x,y)の投影（ラドン変換）f(x,y) = R-1・p(r,θ) = Bp・Tf・p(r,θ) ---逆ラドン変換

p(r,θ)

x

y

rθ

r

f(x,y)

CT画像は断「面」ではない断「層」ピクセル(pixel)とボクセル(boxel)

CT画像は通常平面として観察するので便宜的にpixelとして扱うことが可能

実際には、体軸方向に厚みを持った断面であり、平面的にはpixelとして扱えても、boxelである。

この単位体積（boxel）内の減弱係数の平均値から計算した値がboxelのCT値として扱われる。

CT値H.U.（ハンス・フィールドユニット）

• 各ボクセル内部の減弱係数の平均値に相当。

• 水のCT値を ０、空気のCT値を-1000 とした相対的な値※

＝空気の減弱係数を 0 と仮定※

金属

空気

水

-1000

0

脂肪

血液

軟組織

骨

-100

～12

28～60

200～1500

凝固血液60～80

エナメル質約2000

𝐶𝑇値 =𝜇組織

−𝜇水

𝜇水

× 1000 ---式（１）

※120keVでの線減弱係数は 0.000175cm-1 程度で「ゼロ」ではなく、式（１）に当てはめると-999.1 程度となるが、空気でのキャリブレーションにて、-1000に設定している。

空気のCT値を -1000 とした時の式（１）

−1000 =𝜇空気

−𝜇水

𝜇水

× 1000

−𝜇水 = 𝜇空気 − 𝜇水𝜇空気 = 0

ウィンドウ中心（レベル）と幅

0

255

WL

WC表示装置（モニタ）で扱えるのは256階調

WW

ウィンドウ中心（レベル）と幅

35-165 235

0

255

WL = 35

WW = 400

表示装置（モニタ）で扱えるのは256階調

400

ウィンドウ中心（レベル）と幅

0

255

WL = 1000

WW = 4000

表示装置（モニタ）で扱えるのは256階調 4000

1000-1000 3000

軟組織を中心とした画像

硬組織を中心とした画像 メタルアーチファクト

関連用語• SDCT, MDCT, VCT

• S: Single, M: Multi, D: Detector, V: Volume

• Dual source CT

• MPR

• Multi-Planar Reformation (Reconstruction)

• Curved MPR

• MPVR (V=Volume)

• MIP

• Maximum Intensity Projection

• Virtual CT Endoscopy

検出器が一列の装置シングルチャンネル

検出器が複数列の装置マルチチャンネル

L : 使用する検出器全体の幅＝マルチでのビーム幅L = l ×使用列数

l : １つの検出器の幅＝シングルでのビーム幅

l LL l Ll LLl

ビームピッチ：3/4

ディテクターピッチ：3

ピッチ：p = s / d （シングルの場合 L = l で「ヘリカルピッチ」）d = ビーム幅（シングル：l, マルチ：L） --- ビームピッチd = 一つの検出器幅（= l , コリメーション幅） --- ディテクターピッチs : 管球１回転あたりのテーブル移動距離

ヘリカルスキャン

ヘリカルピッチ＝ビームピッチ＝ディテクターピッチ

Partial volume effect部分容積効果

CT撮影時 CT撮影後

参考資料・利用ソフト• 「CT撮影技術学」（オーム社、日本放射線技術学会監修、辻岡勝美・花井耕造共編, 2009）

• 「画像処理アルゴリズム」（近代科学社、斉藤恒雄, 1993）

• 医用放射線技術学研究室（加藤秀起）

• https://hidekikato1952.wixsite.com/radiotechnol

ogy/free-software

• ソフトウェア：光子と物質との相互作用断面積，質量減弱・エネルギー転移・吸収係数 (Phics_3 for

Windows, 2018.09.28)