(57)【要約】【課題】円錐傾斜断層撮影装置で生じるリング状アーチファクトを低減化する。【解決手段】Ｘ線３を照射するＸ線源４と、被検体１からのＸ線透過像を検出する検出器５と、被検体を相対的に回転軸ＲＡに対して回転させる回転手段２，６と、３次元画像を作成する制御処理部１２とを備えた装置であって、回転軸ＲＡは、Ｘ線中心線の方向に対し９０度より小さなラミノ角で交差し、制御処理部１２は、３次元サイノグラムＰ０に対し回転方向にローパスフィルタ処理してサイノグラムＰ１を得、サイノグラムＰ１に対し透過像に沿った２次元ローパスフィルタ処理してサイノグラムＰ２を得、サイノグラムＰ１からＰ２を減算してリング成分を抽出し、サイノグラムＰ０からリング成分を減算したサイノグラムＰ＊を得るリング補正処理部１２ｃと、得られたサイノグラムＰ＊から３次元画像を再構成する再構成部１２ｄとを有する断層撮影装置である。【選択図】図１
2010038878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に向けて放射線ビームを照射する放射線源と、前記被検体から透過してくる放射線ビームを透過像として検出する２次元の放射線検出器と、前記放射線源から照射される放射線ビーム内で、被検体または所定の位置関係を保ったまま一体的または別体的に前記放射線源，前記放射線検出器を回転軸に対して回転させる回転手段と、この回転手段によって回転を行うスキャンの間に所定の回転角度ごとに前記放射線検出器で検出した前記被検体の透過像を順次取込み、当該被検体の３次元画像を作成する制御処理部とを備えた断層撮影装置において、
前記回転軸は、前記放射線ビームの中心線の方向に対して９０度より小さなラミノ角で交差し、
前記制御処理部は、前記放射線検出器で検出した被検体の多数の透過像を前記回転手段による前記回転の順に並べた３次元のサイノグラムに対し回転方向にローパスフィルタ処理を行って第１のサイノグラムを取得し、この取得された第１のサイノグラムに対し前記透過像に沿った２次元ローパスフィルタ処理を行って第２のサイノグラムを取り出した後、前記第１のサイノグラムから前記第２のサイノグラムを減算してリング成分だけを抽出した第３のサイノグラムを取得し、さらに、前記３次元のサイノグラムから前記第３のサイノグラムのリング成分を減算してリング補正処理した第４のサイノグラムを取得するリング補正処理手段と、このリング補正処理手段で得られた第４のサイノグラムから前記被検体の３次元画像を再構成する再構成手段とを有することを特徴とする断層撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の断層撮影装置において、
前記２次元ローパスフィルタ処理としては、メディアンフィルタ処理を行って前記第２のサイノグラムを求めることを特徴とする断層撮影装置。
【請求項３】
被検体に向けて放射線ビームを照射する放射線源と、前記被検体から透過してくる放射線ビームを透過像として検出する２次元の放射線検出器と、前記放射線源から照射される放射線ビーム内で、被検体または所定の位置関係を保ったまま一体的または別体的に前記放射線源，前記放射線検出器を回転軸に対して回転させる回転手段と、この回転手段によって回転を行うスキャンの間に所定の回転角度ごとに前記放射線検出器で検出した前記被検体の透過像を順次取込み、当該被検体の３次元画像を作成する制御処理部とを備えた断層撮影装置において、
前記回転軸は、前記放射線ビームの中心線の方向に対して９０度より小さなラミノ角で交差し、
前記制御処理部は、前記放射線検出器で検出した被検体の多数の透過像を前記回転手段による前記回転の順に並べた３次元のサイノグラムに対し回転方向にローパスフィルタ処理を行って第１のサイノグラムを取得し、この取得した第１のサイノグラムに対し前記透過像に沿った２次元ハイパスフィルタ処理を行ってリング成分だけを抽出した第２のサイノグラムを得、前記３次元のサイノグラムから前記抽出したリング成分を減算してリング補正処理した第３のサイノグラムを取得するリング補正処理手段と、このリング補正処理後の第３のサイノグラムから前記被検体の３次元画像を再構成する再構成手段とを有することを特徴とする断層撮影装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の断層撮影装置において、
前記リングの補正強度を設定する補正強度設定手段を設け、
前記リング補正処理手段は、前記補正強度設定手段から設定された補正強度に応じて、前記透過像に沿った２次元ローパスフィルタまたは前記透過像に沿った２次元ハイパスフィルタを選択し、当該２次元ローパスフィルタ処理または当該２次元ハイパスフィルタ処理を施すことを特徴とする断層撮影装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の断層撮影装置において、
前記ラミノ角は、９０度に設定することにより、コーンビームＣＴ装置として構成することを特徴とする断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体に対する放射線の照射方向を円錐に沿って変化させる円錐軌道の断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
円錐軌道の断層撮影装置は、円形トモシンセシス（Tomosynthesis）装置、あるいは円形ラミノグラフ（Laminograph）、あるいは傾斜型ＣＴ（Computer  Tomograpy）装置とも呼ばれている。
【０００３】
円錐軌道の断層撮影装置は、放射線源から発生する放射線を被検体に照射し、当該被検体から透過してくる放射線を２次元分解能の放射線検出器で検出し、相対的に、被検体に対する放射線照射方向を円錐に沿って変化させ、この変化の各位置で得られる放射線検出器の出力から被検体の３次元画像を作成する構成である。
【０００４】
近年、プリント基板等を検査するための円錐軌道の断層撮影装置が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
図１２は従来の円錐軌道断層撮影装置の概念構成図である。この断層撮影装置は、Ｘ線焦点ＦからＸ線１０１を照射するＸ線源１０２と、被検体１０３から透過してくるＸ線１０１を検出しデジタル透過像として出力する２次元のＸ線検出器１０４と、被検体１０３を載置して回転する試料テーブル１０５とからなり、このテーブル１０５の回転軸１０６はＸ線１０１の中心と直角でなく９０度よりも小さな交差角θで交差している。
【０００６】
すなわち、この断層撮影装置は、Ｘ線源１０２のＸ線焦点Ｆから被検体１０３に向けてＸ線１０１を照射し、被検体１０３から透過してくるＸ線の透過像をＸ線検出器１０４で検出し、デジタル透過像に変換し収集する。このとき、被検体１０３は試料テーブル１０５によって回転される。その結果、Ｘ線検出器１０４は、被検体１０３が一回転する間に所定の回転角度ごとに撮影された多数の透過像を撮影し（スキャンと言う）、デジタル処理して被検体１０２の３次元画像（多数の断面像）を再構成する。
【０００７】
再構成方法はフェルドカンプ等（非特許文献１）による方法などが用いられる。この方法は、フィルタリング処理と３次元再構成グリッド（格子）上への逆投影を行って被検体１０３の３次元画像を作成する。
【特許文献１】特開２００３−３２９６１６号公報。
【非特許文献１】Ｌ．Ａ．Ｆeldkamp，Ｌ．Ｃ．Ｄavis  and  Ｊ．Ｗ．Ｋress，Ｐractical  cone-beam  algorithm，Ｊ．Ｏpt．Ｓoc．Ａm．Ａ/Ｖol．１，Ｎo．６/June１９８４。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、以上のような円錐軌道断層撮影装置では、被検体１０３から見て相対的にＸ線源１０２とＸ線検出器１０４が相対する位置関係を保ったまま回転するので、Ｘ線源１０２（Ｘ線焦点Ｆ）からＸ線検出器１０４のある検出素子まで引いた投影線は回転軸１０６に対して回転している。それゆえに、回転軸１０６に対して垂直な断面を見たとき、投影線の交点は円を描く。
【０００９】
その結果、ある検出素子に温度特性の変動や劣化などが生じていると、その検出素子の出力が周囲に対して突出する（リング成分となる）ことで、断面像上にリング状あるいは円弧状のアーチファクトが発生し、被検体１０３の３次元画像が劣化する問題がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、リング状アーチファクトを低減し、被検体の高品位な３次元画像を作成する断層撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）  上記課題を解決するために、請求項１に対応する発明は、被検体に向けて放射線ビームを照射する放射線源と、前記被検体から透過してくる放射線ビームを透過像として検出する２次元の放射線検出器と、前記放射線源から照射される放射線ビーム内で、被検体または所定の位置関係を保ったまま一体的または別体的に前記放射線源，前記放射線検出器を回転軸に対して回転させる回転手段と、この回転手段によって回転を行うスキャンの間に所定の回転角度ごとに前記放射線検出器で検出した前記被検体の透過像を順次取込み、当該被検体の３次元画像を作成する制御処理部とを備えた断層撮影装置であって、
前記回転軸は、前記放射線ビームの中心線の方向に対して９０度より小さなラミノ角で交差し、
前記制御処理部は、前記放射線検出器で検出した被検体の多数の透過像を前記回転手段による前記回転の順に並べた３次元のサイノグラムに対して回転方向にローパスフィルタ処理を行って第１のサイノグラムを取得し、この取得された第１のサイノグラムに対し前記透過像に沿った２次元ローパスフィルタ処理を行って第２のサイノグラムを取り出した後、前記第１のサイノグラムから前記第２のサイノグラムを減算してリング成分だけを抽出した第３のサイノグラムを取得し、さらに、前記第３次元のサイノグラムから前記第３のサイノグラムのリング成分を減算してリング補正処理した第４のサイノグラムを取得するリング補正処理手段と、このリング補正処理手段で得られた第４のサイノグラムから前記被検体の３次元画像を再構成する再構成手段とを有する構成である。
【００１２】
このような手段を講じることにより、サイノグラムから回転方向に直線状に周囲から突出している成分であるリング成分（３次元画像上でリングを発生させる成分）を低減することができる。具体的には、３次元のサイノグラムに対し回転方向にローパスフィルタ処理することにより回転方向にほぼ一定で直線状であるリング成分を変化させずに被検体の信号成分を均してなだらかにした第１のサイノグラムを得、この得られた第１のサイノグラムに対し透過像に沿った２次元ローパスフィルタ処理を行ってリング成分も均してなだらかにした第２のサイノグラムを得、さらに第１のサイノグラムから第２のサイノグラムを減算してリング成分だけの第３のサイノグラムを得た後、前記第３次元のサイノグラムから前記第３のサイノグラムのリング成分を減算してリング補正処理した第４のサイノグラムを得るので、リング成分を低減することができ、リング成分の低減された第４のサイノグラムを用いて再構成するので、円錐軌道断層撮影装置にとってリング状アーチファクトを低減した被検体の高品位な３次元画像を作成することができる。
【００１３】
なお、前記２次元ローパスフィルタ処理としては、その一種であるメディアンフィルタ処理を行って前記第２のサイノグラムを求めることにより、リング成分も均してなだらかにした第２のサイノグラムを得ることができる。
【００１４】
（２）  また、別の発明は、前記（１）の記載する制御処理部としては、前記放射線検出器で検出した前記被検体の多数の透過像を前記回転手段による前記回転の順に並べた３次元のサイノグラムに対し回転方向にローパスフィルタ処理を行って第１のサイノグラムを得た後、この第１のサイノグラムに対し前記透過像に沿った２次元ハイパスフィルタ処理を行ってリング成分だけを抽出した第２のサイノグラムを得、前記３次元のサイノグラムから前記抽出したリング成分を減算してリング補正処理した第３のサイノグラムを得るリング補正処理手段と、このリング補正処理後の第３のサイノグラムから被検体の３次元画像を再構成する再構成手段とを有する構成であってもよい。
【００１５】
以上のような手段を講じたことにより、３次元のサイノグラムに対し回転方向にローパスフィルタ処理を行って得られる第１のサイノグラムは、回転方向に直線状であるリング成分以外は透過像に沿った高周波成分を持たないので、透過像に沿った２次元ハイパスフィルタ処理することにより、直接リング成分だけの第２のサイノグラムを抽出でき、処理工程を減らしつつサイノグラムからリング成分を確実に低減でき、これにより円錐軌道断層撮影装置にとってはリング状アーチファクトを低減した被検体の高品位な３次元画像を作成できる。
【００１６】
また、前記（１），(２)の構成に新たに、前記リングの補正強度を設定する補正強度設定手段を設け、前記リング補正処理手段は、前記補正強度設定手段から設定された補正強度に応じて、前記透過像に沿った２次元ローパスフィルタまたは前記透過像に沿った２次元ハイパスフィルタを選択し、当該２次元ローパスフィルタ処理または当該２次元ハイパスフィルタ処理を施すことにより、リング状アーチファクトが強いほどリング補正の強度を強くなるように変更でき、必要以上に強い補正をかけて被検体の円弧状の部分をぼかしてしまうことを防ぐことができる。
【００１７】
なお、前記ラミノ角としては、９０度に設定することにより、コーンビームＣＴ装置として構成し、リング状アーチファクトを低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、リング補正処理を実施した後のサイノグラムを用いて再構成処理するので、円錐軌道断層撮影装置で生じるリング状アーチファクトを確実に低減でき、被検体の高品位な３次元画像を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
図１は本発明に係る断層撮影装置の一実施形態を示す構成図である。  
この断層撮影装置は、被検体１が載置されるテーブル２と、テーブル２上の被検体１に向けてＸ線ビーム３を照射するＸ線源４と、被検体１から透過してくるＸ線ビーム３を透過像（透過データ）として検出する２次元Ｘ線検出器５と、被検体１を載置させた状態で回転軸ＲＡ（垂直方向）に対して回転させるテーブル２及び回転機構６からなる回転手段と、この回転手段による１回転のスキャンの間に所定の回転角度ごとにＸ線検出器５で検出して得られるデジタル透過像から被検体１の３次元画像を再構成する制御処理本体部７とで構成される。
【００２０】
回転軸ＲＡは、Ｘ線ビーム３の中心線Ｌ（ほぼＸ線源４のＸ線焦点ＦとＸ線検出器５の中心とを結ぶ線であって、以下、Ｘ線光軸Ｌと称する）の方向に対し９０度より小さなラミノ角αLで交差している。回転軸ＲＡは、Ｘ線光軸Ｌとラミノ角αLで交差しているのでなく、Ｘ線光軸Ｌの方向とラミノ角αLで交差している。すなわち、回転軸ＲＡとＸ線光軸Ｌが交わっている必要はない。ラミノ角αLは概略的には４０度から８０度の範囲で設定される。
【００２１】
テーブル２は、プラスチックやカーボンなどで作られ、Ｘ線の吸収を少なくするためにテーブル内部が中空に形成されている。
【００２２】
Ｘ線源４は、照射するＸ線ビーム３の発散点であるＸ線焦点Ｆが１μｍ程度のマイクロフォーカスＸ線管、制御処理本体部７からの設定制御指令に従って管電圧、管電流等を制御する制御回路及び制御回路の制御指令に応じた所望の管電圧、管電流をＸ線管に印加する電気回路からなり、例えば基台上にアーム（図示せず）などに支持されている。ここで、Ｘ線ビーム３は、実際に検出されるＸ線のことであり、Ｘ線ビーム３の外側の領域にはみ出して検出されないＸ線も放射されている。
【００２３】
Ｘ線検出器５は、多数のＸ線検出素子が２次元のマトリックス（ｎ，ｍ）状に配列されたＸ線フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）等が用いられ、Ｘ線源４からのＸ線ビーム３の照射のもとに被検体３内部を透過してくるＸ線透過像を２次元分解能で検出し、制御処理本体部７へ送信して、制御処理本体部７がこれを取り込む。
【００２４】
被検体１は、前述したようにテーブル２上に載置され、制御処理本体部７からの回転制御指令に従って回転機構６によりテーブル２と共に、Ｘ線ビーム３内で回転軸ＲＡに対して回転される。
【００２５】
なお、回転機構６には図示されていないがエンコーダが取り付けられ、例えば回転によるスキャンの間に所定の回転角度を読み取って制御処理本体部７に送出する。
【００２６】
制御処理本体部７は、通常のコンピュータが用いられ、ハードウェア的な構成としては、キーボード１１ａ、マウス１１ｂなどの入力部１１と、ＣＰＵ等で構成される制御処理部１２と、磁気ディスクまたは光ディスクなどの記憶装置１３と、表示部１４が設けられ、その他にＸ線検出器５との間でデータのやり取りを行うインタフェース（図示せず）や回転機構６との間で回転制御に関するデータのやり取りを行う中継機能の役割を果す機構制御ボード（図示せず）などが設けられている。
【００２７】
制御処理部１２は、機能的には、個別のプログラムデータに基づいて、スキャン制御を実施するとともに、Ｘ線検出器５からデジタル透過像を収集し、記憶するスキャン制御部１２ａと、このスキャン制御部１２ａにより収集された透過像の前処理を行う前処理部１２ｂと、断面像上に生じるリング状アーチファクトの低減化処理を行うリング補正処理部１２ｃと、再構成により被検体１の３次元画像（多数の断面像）を作成する再構成部１２ｄとが設けられている。
【００２８】
制御処理部１２としては、入力部１１からの指示のもとにＸ線源４に対し管電圧、管電流等の設定制御指令を送出し、所望の管電圧、管電流等に設定するとともに、Ｘ線の放射、停止指令も送出する。なお、管電圧、管電流は被検体１の大きさに合わせて変えることができる。
【００２９】
すなわち、制御処理部１２は、入力部１１及び表示部１４を用いて、操作者による操作のもとにメニュー選択、管電圧、管電流等を含む撮影条件の設定、必要な機構部分の手動操作、スキャンの開始、ステータスの読取り、３次元画像の表示などを行う。
【００３０】
なお、制御処理本体部７は、前述したように汎用のコンピュータが用いられるが、例えば構成部分１〜６と一体化したＣＰＵ内蔵の専用断層撮影装置を用いて、実現しても構わない。
【００３１】
次に、以上のように構成された断層撮影装置の一実施の形態における作用について、図２を参照して説明する。
【００３２】
先ず、操作者は、断層撮影に先立ち、テーブル２上に被検体１を載置し、断層撮影条件の設定を行う。断層撮影条件としては、Ｘ線源４の管電圧、管電流等の断層撮影Ｘ線条件と、ラミノ角αL、被検体１中の撮影位置（拡大率を含む）等の断層撮影幾何条件と、回転速度、１回転中に取得する透過像の撮影枚数その他必要な条件などがあるが、これら条件設定については従来から広く実施されているので、ここでは省略する。
【００３３】
操作者は、入力部１１からスキャン開始指示を入力すると、Ｘ線源４から被検体１に向けてＸ線ビーム３を照射させた状態にて、スキャン制御部１２ａがスキャン制御用プログラムに基づいてスキャン制御を実施する（ステップＳ１）。
【００３４】
すなわち、ステップＳ１では、スキャン制御部１２ａが機構制御ボードを介して回転制御指令を回転機構６に与える。回転機構６は回転制御指令に従ってテーブル２を回転させ、スキャン制御を実施する。このスキャンの間、テーブル２が所定の回転角度ごとに、Ｘ線検出器５が被検体１から透過されてくる透過像を撮影し、デジタル透過像として制御処理本体部７に送出して、制御処理本体部７はこのデジタル透過像を収集し、記憶装置１３に記憶する。
【００３５】
従って、テーブル２が一回転するスキャンの間に記憶装置１３には、Ｘ線検出器５から収集された多数のデジタル透過像が回転の順に並べられ、３次元のサイノグラムが記憶される。
【００３６】
ステップＳ２では、制御処理部１２が前処理部１２ｂを実行する。  
この前処理部１２ｂは、記憶装置１３に記憶された全部の透過像に対して前処理を行う。ここで、前処理とは例えばオフセット補正、感度補正、対数変換などである。
【００３７】
これらオフセット補正、感度補正、対数変換などの前処理は画像処理で一般的に行われている手法を用いて処理する。
【００３８】
図３は、前処理後の３次元のサイノグラムＰ０を説明する模式図である。なお、同図において、ｎ，ｍはある回転角度における１枚の透過像の２次元面の画素番号、ｋは回転制御指令に従って回転機構６がテーブル２を回転させたときの回転方向の番号を表わしている。従って、各回転角度ごとの透過像を重ね合わすことにより、３次元のサイノグラムＰ０となっている。ここで、Ｘ線検出器５の検出素子に温度特性の変動や劣化などが生じていると、当該素子（画素）の出力が周囲に対し突出することで、サイノグラムＰ０にリング成分２１ａ，２１ｂが発生する。リング成分２１ａ，２１ｂは回転方向に直線として現れる。
【００３９】
ステップＳ３では、制御処理部１２がリング補正処理部１２ｃを実行する。  
リング補正処理部１２ｃは、サイノグラムＰ０からリング成分２１ａ，２１ｂを抽出し、これを減算処理して取り除く処理である。
【００４０】
＜リング補正処理＞  
以下、図４ないし図７を用いて、リング補正処理について詳しく説明する。  
図４はリング補正処理における一連の処理の流れを説明する図である。
【００４１】
ステップＳ３１では、サイノグラムＰ０に対する回転方向にローパスフィルタ処理（平均処理）を行う。
【００４２】
図５は回転方向のローパスフィルタの一例を示す図であって、これはｋ番目の透過像に対して自身及び前後Ｋ枚の透過像を重み付き平均するフィルタＷ（ｊ）で、重みはすべて１とする。このフィルタ処理の計算式は、  
Ｐ１（ｎ，ｍ，ｋ）＝｛Σ(j=-KないしK)Ｗ（ｊ）・Ｐ０（ｎ，ｍ，ｋ＋ｊ）｝  
／（２Ｋ＋１）        ……（１）  
で表わされる。なお、（２Ｋ＋１）の「１」は中央のｋの１枚の透過像を表わす。計算はすべてのｎ，ｍ，ｋについて行う。なお、式（１）のｋの端部の計算はサイノグラムが角度方向に循環している（例えば−１０度は３５０度に等しい）として行う。
【００４３】
図７はリング補正処理途中におけるサイノグラムの遷移を示す図である。同図（ａ）はリング補正処理前のサイノグラムＰ０であって、被検体１の信号成分（被検体１の構造から生じる本来の信号）の細かな凹凸や画像ノイズの凹凸にまぎれてリング成分２１ａ，２１ｂが含まれているが、明確にリング成分２１ａ，２１ｂと特定し難い。
【００４４】
そこで、ステップＳ３１では、リング補正処理前のサイノグラムＰ０に対し回転方向にローパスフィルタ処理を行うことにより、同図（ｂ）に示すように回転方向に平均化したサイノグラムＰ１を得る。このサイノグラムＰ１は、被検体１の信号成分や画像ノイズは均されてなだらかになるのに対し、リング成分２１ａ，２１ｂは回転方向にほぼ一定であるのでそのまま残った状態となる。
【００４５】
引き続き、リング補正処理部１２ｃは、ステップＳ３２による処理を実施する。ステップＳ３２では、サイノグラムＰ１に対し、透過像に沿った２次元のローパスフィルタ処理を実施する。
【００４６】
図６は透過像に沿った２次元ローパスフィルタの一例であって、これはｎ，ｍ番目の画素（イ）を中心に５×５の画素範囲を重み付けして平均化するフィルタａ（ｉ，ｊ）である。この２次元ローパスフィルタ処理の計算式は、
Ｐ２（ｎ，ｍ，ｋ）＝Σ(j=-2ないし2) Σ(i=-2ないし2) ａ（ｉ，ｊ）
・Ｐ１（ｎ＋ｉ，ｍ＋ｊ，ｋ）                ……（２）  
で表わされる。計算はすべてのｎ，ｍ，ｋについて行う。
【００４７】
その結果、サイノグラムＰ１に対して２次元ローパスフィルタ処理を行って得られるサイノグラムＰ２は、図７（ｃ）に示すようにリング成分２１ａ，２１ｂが均されてなだらかな山となってほぼ消滅する。
【００４８】
リング補正処理におけるステップＳ３３では、サイノグラムＰ１からサイノグラムＰ２を減算してリング成分を抽出する。このリング成分を抽出処理する計算式は、  
Ｐ３（ｎ，ｍ，ｋ）＝Ｐ１（ｎ，ｍ，ｋ）−Ｐ２（ｎ，ｍ，ｋ）        ……（３）  
で表わされる。計算はすべてのｎ，ｍ，ｋについて行う。
【００４９】
その結果、リング成分抽出後のサイノグラムＰ３は、サイノグラムＰ１に現れていた均らされた被検体１の信号成分が取り除かれ、サイノグラムＰ３上にリング成分２１ａ，２１ｂだけを抽出できる（図７（ｄ）参照）。
【００５０】
さらに、ステップＳ３４では、元のサイノグラムＰ０からリング成分２１ａ，２１ｂだけを抽出した第３のサイノグラムＰ３を減算し、リング成分２１ａ，２１ｂを低減させたリング補正処理後のサイノグラムＰ＊を求める。この計算式は、  
Ｐ＊（ｎ，ｍ，ｋ）＝Ｐ０（ｎ，ｍ，ｋ）−Ｐ３（ｎ，ｍ，ｋ）          ……（４）  
で表わされる。計算はすべてのｎ，ｍ，ｋについて行う。
【００５１】
その結果、式（４）の計算処理を実行することにより、リング成分２１ａ，２１ｂが大幅に低減されたリング補正処理後のサイノグラムＰ＊が得られる。＜＞終了。
【００５２】
以上のようなリング補正処理を行った後、制御処理部１２は再構成部１２ｄを実行する（図２のステップＳ４）。すなわち、ステップＳ４では、リング補正処理したサイノグラムＰ＊から被検体１の３次元画像を再構成する。
【００５３】
再構成は、リング補正処理したサイノグラムＰ＊を構成するｋ番目の透過像Ｐ＊（ｎ，ｍ，ｋ）に対し、ｎ方向に|ω|に略比例する高域強調処理（ＣＴで言うＲamachandran  ＆  Ｌakshminarayanan  フィルタ処理等）を行う。そして、高域強調処理後のｋ番目の透過像を被検体１の位置に仮想設定した３次元再構成グリッド上へＸ線経路に沿って逆投影（加算）する。すべての透過像について高域強調処理と逆投影とを行うことにより、被検体１の３次元画像を作成する。
【００５４】
従って、以上のような実施の形態によれば、まず、３次元のサイノグラムＰ０に対し、回転方向にローパスフィルタ処理を施して当該回転方向にほぼ一定で直線状であるリング成分だけを変化させずに被検体１の信号成分を均してなだらかにしたサイノグラムＰ１を得た後、当該サイノグラムＰ１について透過像に沿った２次元ローパスフィルタ処理を行ってリング成分も均してなだらかにしたサイノグラムＰ２を得る。
【００５５】
さらに、サイノグラムＰ１からサイノグラムＰ２を減算し、リング成分２１ａ，２１ｂを抽出したサイノグラムＰ３を取り出した後、３次元のサイノグラムＰ０からサイノグラムＰ３に現れるリング成分２１ａ，２１ｂを減算することでリング補正処理を行い、さらにリング成分を低減したリング補正処理後のサイノグラムＰ＊を用いて再構成を行うので、円錐軌道断層撮影装置においてリング状アーチファクトを低減した被検体１の高品位な３次元画像を得ることができる。
【００５６】
（上記実施の形態の変形例）  
（変形例１）  
上記実施の形態における作用の説明は、簡単化するために、図２，図４に示すように各ステップそれぞれでサイノグラム全体（全ｎ，ｍ，ｋ）の処理を行うように説明したが、図２，図４に示す処理の流れに限定されない。
【００５７】
例えば、ステップＳ１によるスキャンが完結する前に既に収集した透過像から順にステップ２による前処理を開始してもよく、また、最初の２Ｋ＋１枚の透過像を収集した時点でステップＳ３によるリング補正処理を開始させてもよい。また、透過像番号ｋのループ内でステップＳ３２，Ｓ３３，Ｓ３４の処理を行っても構わない。
【００５８】
（変形例２）（請求項３対応）  
上記実施の形態では、回転方向にローパスフィルタ処理を行って得られたサイノグラムＰ１に対して、透過像に沿った２次元ローパスフィルタ処理を行ったサイノグラムＰ２を減算処理（Ｐ１−Ｐ２）し、リング成分だけのサイノグラムＰ３を抽出しているが、このローパスフィルタ処理したものを減算する処理は結果としてハイパスフィルタ処理にほかならず、１回のハイパスフィルタ処理でおきかえることができる。すなわち、図４に示すステップＳ３２，Ｓ３３の処理の代わりに、例えば「ステップＳ３２´：透過像に沿った２次元ハイパスフィルタ処理」に置き換えてもよい。
【００５９】
図８はこの変形例２における透過像に沿った２次元ハイパスフィルタの一例であって、これはｎ，ｍ番目の画素（ロ）を中心に５×５の画素範囲を重み付けして平均化するフィルタｂ（ｉ，ｊ）である。このフィルタ処理の計算式は、
Ｐ３（ｎ，ｍ，ｋ）＝Σ(j=-2ないし2) Σ(i=-2ないし2) ｂ（ｉ，ｊ）
・Ｐ１（ｎ＋ｉ，ｍ＋ｊ，ｋ）                ……（５）  
で表わされる。計算はすべてのｎ，ｍ，ｋについて行う。
【００６０】
なお、変形例２は、回転方向のローパス処理（Ｓ３１）と透過像に沿った２次元ハイパスフィルタ処理（ステップＳ３２´）は可逆の関係にあり、何れかの処理が先でもよく、また、同時に行ってもよい。
【００６１】
変形例２のリング補正処理においては、３次元のサイノグラムＰ０に対して回転方向にローパスフィルタ処理することで回転方向にほぼ一定で直線状であるリング成分を変化させずに被検体１の信号成分を均してなだらかにしたサイノグラムＰ１を得ているが、当該サイノグラムＰ１はリング成分２１ａ，２１ｂ以外は透過像に沿った高周波成分を持たないことから、透過像に沿った２次元ハイパス処理を実施することにより、直接リング成分のサイノグラムＰ３を抽出することができ、さらに、サイノグラムＰ０からリング成分だけを抽出したサイノグラムＰ３を減算することでリング成分を低減した補正後サイノグラムＰ＊を求めることができ、リング成分を低減した補正後サイノグラムを用いて再構成することにより、円錐軌道断層撮影装置においてリング状アーチファクトを低減した被検体の高品位な３次元画像を作成できる。
【００６２】
（変形例３）（請求項４対応）  
この変形例は、上記実施の形態におけるリング補正処理の補正強度を設定変更する例である。
【００６３】
具体的には、操作者がキーボード１１ａやマウス１１ｂ等の入力部 １１を用いて、補正の強度を指示することにより、補正強度を設定変更する（補正強度設定手段）。リング補正処理部１２ｃは、入力部１１から設定される補正強度に応じて２次元ローパスフィルタを選択し、リング補正処理を行う。
【００６４】
図９は変形例３における透過像に沿った２次元ローパスフィルタの一例を示す図であって、重み付けして平均するフィルタａ１（ｉ，ｊ）、ａ２（ｉ，ｊ）である。
【００６５】
同図（ａ）は、あるｎ，ｍ番目の画素を中心に多くの画素数の範囲を重み付けして平均化するフィルタａ１（ｉ，ｊ）を用いた例であって、リング成分の抽出が強く（ゆるやかな成分まで抽出）、補正強度が強くなる。
【００６６】
同図（ｂ）は、あるｎ，ｍ番目の画素を中心に少ない画素数の範囲を重み付けして平均化するフィルタａ２（ｉ，ｊ）を用いた例であって、リング成分の抽出が弱く（急峻な成分のみ抽出）、補正強度が弱くなる。  
なお、補正強度の設定変更は２段階でなく、３段階以上としてもよい。
【００６７】
従って、変形例３によれば、リング状アーチファクトが強いときはリング補正強度の強いフィルタを選択し、リング補正処理を行うことにより、リング成分を確実に抽出でき、また、リング状アーチファクトが弱いときは補正強度の弱いフィルタを選択することで、必要以上に強い補正をかけて被検体１の円弧状の部分ぼやかしてしまう（被検体１の円弧状部分はリングと似ているので、削減されてしまう）ことを防ぐことができる。
【００６８】
（変形例４）（請求項４対応）  
この変形例は、変形例２におけるリング補正処理の補正強度を設定変更する例である。  
具体的には、操作者がキーボード１１ａやマウス１１ｂ等の入力部 １１を用いて、補正の強度を指示することにより、補正強度を設定する（補正強度設定手段）。リング補正処理部１２ｃは、入力部        １１から設定された補正強度に応じて２次元ハイパススフィルタを選択し、リング補正処理を行う。
【００６９】
図１０は変形例４における透過像に沿った２次元ハイパスフィルタの一例であって、重み付けして平均するフィルタｂ１（ｉ，ｊ）、ｂ２（ｉ，ｊ）である。
【００７０】
図１０（ａ）はハイパスフィルタの＋部分（ハ）の画素数が多いため、リング成分の抽出が強く（ゆるやかな成分まで抽出）、補正強度が強くなる。
【００７１】
同図（ｂ）はハイパスフィルタの＋部分（ハ）の画素数が少ないため、リング成分の抽出が弱く（急峻な成分のみ抽出）、補正強度が弱くなる。  
なお、補正強度の設定変更は２段階でなく、３段階以上としてもよい。
【００７２】
（変形例５）  
上記実施の形態では、リング補正処理の補正強度を回転軸ＲＡに近い位置ほど強くすることができる。これには、透過像の回転軸投影位置に近いほど、変形例３、変形例４で述べた補正強度が強い透過像に沿った２次元ローパスフィルタまたはハイパスフィルタを用いる（図９、図１０）。
【００７３】
例えばサイノグラム上のリング成分強度が同じであっても、断面像上ではリングアーチファクトは回転軸ＲＡに近いほど強くなるので、補正強度を変えることにより、補正を均一にすることができる。
【００７４】
（変形例６）  
上記実施の形態及び変形例３においては、２次元ローパスフィルタとしての重み付け平均するフィルタの形やサイズは図示されたものに限定されない。
【００７５】
また、２次元ローパスフィルタ処理は、周波数の低域通過処理であればよく、重み付け平均に限定されない。例えば、論理演算を含む諸演算を行う２次元ローパスフィルタ処理を用いてもよい。また、２次元ローパスフィルタ処理としては、例えば、メディアンフィルタ処理であってもよいし、フーリエ変換して周波数空間でフィルタ掛けした後、逆フーリエ変換によって戻す方法を用いてもよい。
【００７６】
さらに、実施の形態及び変形例３においては、２次元のフィルタ処理を行っているが、１次元のフィルタ処理を２方向にわたって行ってもよい。つまり、一方の方向に対して１次元のローパスフィルタ処理を施し、そのフィルタ処理結果に他方の方向に対して１次元のローパスフィルタ処理を施すことにより、実質的に実施の形態及び変形例３の２次元ローパスフィルタ処理と同様の機能をもたせてもよい。
【００７７】
図１１は、異なるフィルタを用いた場合のリング補正途中のサイノグラム（一部）を示す図である。
【００７８】
図１１（ａ）は図６に示すフィルタを用いた例であり、同図（ｂ）はメディアンフィルタを用いた例である。メディアンフィルタは、フィルタサイズ（フィルタマトリクス）内の画素値が小さい順に並べて真ん中にくる画素値（中央値）を選択するフィルタである。
【００７９】
このメディアンフィルタを用いれば、リング成分２１ａの面積がフィルタサイズの面積の１／２より小さいとき、フィルタ処理後のサイノグラムＰ２を取得した段階でリング成分２１ａを完全に消すことができる。従って、サイノグラムＰ３ではリング成分２１ａを忠実に抽出でき、リング補正を高品質に行うことができる。
【００８０】
メディアンフィルタとしては、フィルタサイズが大きいほど大きなリング成分まで削除できるので、補正強度が強いとも言える。従って、フィルタサイズを変えることで補正強度を変更できる。
【００８１】
（変形例７）  
変形例２、変形例４において、２次元ハイパスフィルタとしての重み付け平均するフィルタの形やサイズは図示されたものに限定されない。
【００８２】
また、２次元ハイパスフィルタ処理は、周波数の高域通過処理であればよく、重み付け平均に限定されない。例えば、論理演算を含む諸演算を行う２次元ハイパスフィルタ処理を用いてもよい。また、例えば、４方向の傾斜の絶対値の最大値を選択するフィルタ処理であってもよい。また、例えば、フーリエ変換して周波数空間でフィルタ掛けした後、逆フーリエ変換によって戻す方法であってもよい。
【００８３】
さらに、変形例２、変形例４においては、２次元のフィルタ処理を行っているが、１次元のフィルタ処理を２方向にわたって行ってもよい。つまり、一方の方向に対して１次元のハイパスフィルタ処理を施し、そのフィルタ処理結果に他方の方向に対して１次元のハイパスフィルタ処理を施すことにより、実質的に変形例２、変形例４の２次元ハイパスフィルタ処理と同様の機能をもたせてもよい。
【００８４】
（変形例８）  
上記実施の形態では、幾何条件を変更する機構を容易に追加することもできる。すなわち、図１に示す構成において、ラミノ角αL可変機構、回転軸ＲＡ上でＸ線光軸Ｌと最接近する点をＣ（図示せず）とし、Ｘ線焦点Ｆと点Ｃとの間の距離、またＸ線焦点Ｆと検出器中心Ｄとの間の距離、また点Ｃと検出器中心Ｄとの間の距離の変更を行うことによって透過像の拡大率を変更する機構、テーブル２を上下動させて被検体１の高さを変更できる機構、さらに回転軸ＲＡをＸ線光軸Ｌと隔てる方向（紙面と直交方向）に平行移動させるオフセット機構（オフセットスキャン用）などを追加してもよい。
【００８５】
（変形例９）  
上記実施の形態では、Ｘ線ビーム３に対して被検体１を回転させているが、放射線ビームに対して被検体１を相対回転させるものであればよい。例えば、被検体１を回転軸ＲＡに対して回転させるかわりに、Ｘ線源４とＸ線検出器５とを互いの位置関係を保ったまま一体的または別体的に回転軸ＲＡに対して回転させてもよい。
【００８６】
（変形例１０）（請求項５対応）  
上記実施の形態に述べた円錐軌道の断層撮影装置（傾斜ＣＴ）において、ラミノ角αLを９０度に設定することができる。このような構成にしても、リング補正処理が好適なものとなる。ここで、ラミノ角αLを９０度に設定した円錐軌道断層撮影装は、コーンビームＣＴ（Ｃomputer  Ｔomography）装置を構成する。すなわち、上記実施の形態におけるリング補正処理はコーンビームＣＴ装置にも適用できる。
【００８７】
（変形例１１）  
上記実施の形態では、スキャンは１回転する通常のスキャンを想定して説明したが、他のスキャン方式の場合も同様にリング補正処理を適用できる。例えば、１８０°＋ファン角で回転するハーフスキャン、モーションアーチファクト除去のために１回転以上回転するオーバスキャン、回転中心投影位置を検出器中心からずらして１回転させるオフセットスキャン、回転軸方向に被検体１を相対移動させながら何回転も回転させるヘリカルスキャンなどにも、上記実施の形態のリング補正処理を適用させることができる。
【００８８】
ここで、ハーフスキャン、オーバスキャン、オフセットスキャン、ヘリカルスキャンなどの場合、図５に示す回転方向のローパスフィルタは、回転位置ｋの端部で形を変え、左右非対象にする。すなわち、回転位置ｋの両端部で、端に近い側を狭くすることにより（角度の循環を使わないで）、サイノグラムの端部まで回転軸方向のローパスフィルタ処理が可能である。
【００８９】
また、角度の循環を使わないこのようなローパスフィルタ処理は上記実施の形態の通常スキャンの場合でも可能である。
【００９０】
（変形例１２）  
上記実施の形態では、Ｘ線検出器５としてＦＰＤを用いたが、２次元分解能を有するものであれば、他の検出器の出力である透過像に対しても、リング補正処理を実行できる。
【００９１】
（変形例１３）  
上記実施の形態では、放射線源としては、マイクロフォーカスＸ線管を有するＸ線源４を用いたが、他のＸ線源でもよく、またγ線、マイクロ波等の放射線源を用いてもよい。
【００９２】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明に係る断層撮影装置の一実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係る断層撮影装置における一連の処理の流れを示す図。
【図３】前処理後の３次元のサイノグラムを示す模式図。
【図４】リング補正処理における一連の処理の流れを示す図。
【図５】回転方向のローパスフィルタの一例を示す図。
【図６】透過像に沿った２次元ローパスフィルタの一例を示す図。
【図７】リング補正処理途中のサイノグラムの遷移を示す図
【図８】変形例２における透過像に沿った２次元ハイパスフィルタの一例を示す図。
【図９】変形例３における透過像に沿った２次元ローパスフィルタの一例を示す図。
【図１０】変形例４における透過像に沿った２次元ハイパスフィルタの一例を示す図。
【図１１】変形例６におけるリング補正処理途中のサイノグラム（一部）の遷移を示す図
【図１２】従来の円錐軌道断層撮影装置の概念構成図。
【符号の説明】
【００９４】
１…被検体、２…テーブル、３…Ｘ線ビーム、４…Ｘ線源、５…２次元Ｘ線検出器、６…回転機構、７…制御処理本体部、１１…入力部、１２…制御処理部、１２ａ…スキャン制御部、１２ｂ…前処理部、１２ｃ…リング補正処理部、１２ｄ…再構成部、１３…記憶装置、２１ａ，２１ｂ…リング成分。
【図１】
2010038878.tif 000003
【図２】
2010038878.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010038878.tif 000008
【図７】
2010038878.tif 000009
【図８】
2010038878.tif 000010
【図９】
2010038878.tif 000011
【図１０】
2010038878.tif 000012
【図１１】
2010038878.tif 000013
【図１２】
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