(57)【要約】【課題】コーンビームのＸ線を用いた撮影において、高画質な断層画像を取得できるようにする。【解決手段】Ｘ線源１１１及びＸ線検出器１１２と被写体２００とを相対的に回転させながら、被写体２００の投影画像を得るＸ線ＣＴ装置１１０において、投影画像における既定の各ラインについて前記回転の回転中心軸とＸ線検出器１１２の中心軸とのずれ量を検出し、検出したずれ量を用いて、回転中心軸の方向について直線フィッティングを行って回転中心軸の傾きを算出し、算出した回転中心軸の傾きに基づいて、投影画像の再構成処理を行う。【選択図】図３
2010184086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を挟んで放射線源と放射線検出器とを対向させて配置し、前記放射線源および前記放射線検出器と前記被写体とを相対的に回転させながら、前記放射線源から前記被写体にコーンビームのＸ線を照射して、前記被写体を透過した放射線を前記放射線検出器で検出して前記被写体の投影画像を得る放射線ＣＴ装置であって、
前記投影画像における既定の各ラインについて前記回転の回転中心軸と前記放射線検出器の中心軸とのずれ量を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出されたずれ量を用いて、前記回転中心軸の方向について直線フィッティングを行って前記回転中心軸の傾きを算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された前記回転中心軸の傾きに基づいて、前記投影画像の再構成処理を行う再構成処理手段と
を有することを特徴とする放射線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記再構成処理手段は、再構成のバックプロジェクション時に前記投影画像の座標系が前記傾きだけ傾いているものとしてバックプロジェクションを行うことを特徴とする請求項１に記載の放射線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記検出手段は、投影角度範囲の違う２組の投影画像を用いて、各々別個に再構成した画像の画像間の一致度が最大となる前記回転中心の位置ずれを決定し、当該決定した位置ずれに基づいて前記ずれ量を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記コーンビームにおけるコーン角の大きさに応じた重み付けを行って前記直線フィッティングを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線ＣＴ装置。
【請求項５】
被写体を挟んで放射線源と放射線検出器とを対向させて配置し、前記放射線源および前記放射線検出器と前記被写体とを相対的に回転させながら、前記放射線源から前記被写体にコーンビームのＸ線を照射して、前記被写体を透過した放射線を前記放射線検出器で検出して前記被写体の投影画像を得る放射線ＣＴ装置の制御方法であって、
前記投影画像における既定の各ラインについて前記回転の回転中心軸と前記放射線検出器の中心軸とのずれ量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出されたずれ量を用いて、前記回転中心軸の方向について直線フィッティングを行って前記回転中心軸の傾きを算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された前記回転中心軸の傾きに基づいて、前記投影画像の再構成処理を行う再構成処理ステップと
を有することを特徴とする放射線ＣＴ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体にコーンビームのＸ線を照射して被写体の投影画像をうる放射線ＣＴ装置及びその制御方法に関する。なお、本明細書の説明においては、放射線としてＸ線を適用した例を示すが、本発明においてはこれに限定されず、例えば、放射線として、α線、β線、γ線なども含まれるものとする。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野を中心に、放射線の一種であるＸ線を被写体に照射して、被写体を透過したＸ線に基づくＸ線画像を撮影するＸ線画像撮影装置が普及している。このＸ線画像撮影装置として、例えば、Ｘ線を利用して被写体を走査し、コンピュータを用いて処理することで被写体の内部の断層画像を得るＸ線ＣＴ（Computed Tomography：コンピュータ断層撮影）装置がある。
【０００３】
このＸ線ＣＴ装置の構成について以下に説明する。
図１０は、従来例を示し、Ｘ線ＣＴ装置の簡易な構成例を示す模式図である。
図１０に示すＸ線ＣＴ装置には、いわゆるファンビームのＸ線を放射するＸ線源と、被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器が設けられている。具体的に、Ｘ線ＣＴ装置は、被写体を挟んでＸ線源と１列に並んだＸ線検出器とが対向して配置されている。このＸ線ＣＴ装置では、被写体内の１点を回転中心として、Ｘ線源及びＸ線検出器若しくは被写体を回転させて、Ｘ線を用いた撮影が行われる。図１０に示す例では、Ｘ線源及びＸ線検出器が被写体の周囲を回転する場合を示している。
【０００４】
そして、Ｘ線ＣＴ装置では、回転中に順次、Ｘ線源から照射され被写体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出していく。このようにして生成された投影画像データを再構成処理することによって、被写体の内部の断層画像が得られる。このとき、Ｘ線源と、Ｘ線検出器の中心つまり投影画像の座標原点とを結ぶ直線は、被写体の回転中心点を通っている。
【０００５】
しかしながら、機械的なミスアライメントや被写体の動き等の原因によって、この直線と被写体の回転中心とがずれてしまう場合がある。図１１は、Ｘ線源とＸ線検出器の中心（投影画像の座標原点）とを結ぶ直線と、被写体の回転中心とのずれの様子の一例を示す模式図である。この図１１では、被写体を回転させて撮影を行う場合を示している。
【０００６】
具体的に、図１１には、Ｘ線源とＸ線検出器の中心（投影画像の座標原点）とを結ぶ直線が被写体の回転中心を通っていたものが（図１１（ａ））、被写体の回転のずれ等により、投影画像の座標原点がシフトされてしまう様子が示されている（図１１（ｂ））。ここで、上述したように、図１１では、被写体を回転させて撮影を行う場合を示しているが、Ｘ線源及びＸ線検出器が回転する場合でも同様である。
【０００７】
このように、座標系がシフトされた投影画像をシフトされていないものとして、そのまま再構成処理を行ってしまうと、アーチファクトが発生したり、画像の著しい劣化が発生したりしてしまう。従来、このような回転中心の位置ずれを検知するために、例えば、補正用ファントムやマーカーを撮影して位置ずれを検出することが行われている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、例えば、補正用ファントムを用いて回転中心の位置ずれを検出しようとした場合、新たに補正用ファントムを作成する必要があり、更に、この補正用ファントムを撮影して画像データを取得する必要があり、手間がかかって非効率である。また、マーカーを用いた場合にも、新たにマーカーを作成する必要があり、また、再構成処理により得られた断層画像にマーカーが写るため、診断の邪魔となってしまう。
【０００９】
このような問題を解決するために、従来、例えば、撮影画像データ（投影画像データ）からサイノグラムを作成して、回転中心とセンサーの中心とのずれ量を検出する方法が知られている（例えば、下記の特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３３６２３７号公報
【特許文献２】特開２００６−２２５号公報
【特許文献３】特開２００６−３４４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年では、Ｘ線検出器に平面のＸ線検出器を用いたＸ線ＣＴ装置が実用化されつつあり、このようなＸ線ＣＴ装置の場合には、Ｘ線の照射に際して、２次元的なファンビームから３次元的なコーンビームへと変わり、コーンビームＸ線ＣＴ装置とも呼ばれている。
【００１２】
このようなコーンビームＸ線ＣＴ装置の場合には、ファンビームでは被写体内の回転中心軸とセンサー（Ｘ線検出器）の中心軸とのずれであったものが、図１２に示すように、被写体内の回転中心軸とセンサーの中心軸との傾きといった形で現われてくる。
【００１３】
しなしながら、上述した従来の方法では、被写体内の回転中心軸とセンサー（Ｘ線検出器）の中心軸とのずれ量については考慮していたが、その傾きまでを考慮するものではなかった。このため、従来においては、３次元的なコーンビームのＸ線（放射線）を用いた撮影において、高画質な断層画像を取得することが困難であった。
【００１４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、コーンビームの放射線を用いた撮影において、高画質な断層画像を取得できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の放射線ＣＴ装置は、被写体を挟んで放射線源と放射線検出器とを対向させて配置し、前記放射線源および前記放射線検出器と前記被写体とを相対的に回転させながら、前記放射線源から前記被写体にコーンビームのＸ線を照射して、前記被写体を透過した放射線を前記放射線検出器で検出して前記被写体の投影画像を得る放射線ＣＴ装置であって、前記投影画像における既定の各ラインについて前記回転の回転中心軸と前記放射線検出器の中心軸とのずれ量を検出する検出手段と、前記検出手段で検出されたずれ量を用いて、前記回転中心軸の方向について直線フィッティングを行って前記回転中心軸の傾きを算出する算出手段と、前記算出手段で算出された前記回転中心軸の傾きに基づいて、前記投影画像の再構成処理を行う再構成処理手段とを有する。
【００１６】
本発明の放射線ＣＴ装置の制御方法は、被写体を挟んで放射線源と放射線検出器とを対向させて配置し、前記放射線源および前記放射線検出器と前記被写体とを相対的に回転させながら、前記放射線源から前記被写体にコーンビームのＸ線を照射して、前記被写体を透過した放射線を前記放射線検出器で検出して前記被写体の投影画像を得る放射線ＣＴ装置の制御方法であって、前記投影画像における既定の各ラインについて前記回転の回転中心軸と前記放射線検出器の中心軸とのずれ量を検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出されたずれ量を用いて、前記回転中心軸の方向について直線フィッティングを行って前記回転中心軸の傾きを算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された前記回転中心軸の傾きに基づいて、前記投影画像の再構成処理を行う再構成処理ステップとを有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、コーンビームの放射線を用いた撮影において、高画質な断層画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の概要を示し、コーンビームＸ線ＣＴ装置（コーンビーム放射線ＣＴ装置）の簡易な構成例を示す模式図である。
【図２】本発明の概要を示し、サイノグラムから回転中心軸の傾きを決定する概念を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係るコーンビームＸ線ＣＴシステム（コーンビーム放射線ＣＴシステム）の概略構成の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態を示し、サイノグラムを説明するための模式図である。
【図５】本発明の実施形態を示し、ステップ１で作成したサイノグラムから、回転中心軸とＸ線検出器の中心軸との軸ずれ量を検出する基本的な原理を示す模式図である。
【図６】投影画像データと、当該投影画像データと対向する対向投影画像データとをサイノグラム上で説明するための模式図である。
【図７】回転中心軸とＸ線検出器の中心軸との位置ずれがあった場合の、投影画像データと、当該投影画像データと対向する対向投影画像データとをサイノグラム上で説明するための模式図である。
【図８】本発明の実施形態を示し、ステップ１で作成したサイノグラムから、回転中心軸とＸ線検出器の中心軸との軸ずれ量を検出する方法を説明する模式図である。
【図９】本発明の実施形態を示し、バックプロジェクションによる回転中心の位置ずれ量の補正を説明する模式図である。
【図１０】従来例を示し、Ｘ線ＣＴ装置の簡易な構成例を示す模式図である。
【図１１】Ｘ線源とＸ線検出器の中心（投影画像の座標原点）とを結ぶ直線と、被写体の回転中心とのずれの様子の一例を示す模式図である。
【図１２】コーンビームＸ線ＣＴ装置における回転中心軸の傾きを説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態（実施形態）について説明する。
【００２０】
−本発明の概要−
まず、本発明の具体的な実施形態を説明する前に、本発明の概要について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の概要を示し、コーンビームＸ線ＣＴ装置（コーンビーム放射線ＣＴ装置）の簡易な構成例を示す模式図である。具体的に、図１には、コーンビームのＸ線を用いた撮影時に、コーンビームＸ線ＣＴ装置の真横から見た幾何学的配置図が示されている。
【００２２】
図１に示すコーンビームＸ線ＣＴ装置には、コーンビームのＸ線を被写体に照射するＸ線源と、被写体を透過したＸ線を検出するセンサー（Ｘ線検出器）が構成され、これらは、被写体を挟んで対向して設けられている。図１に示す例では、センサー（Ｘ線検出器）は、平面型で形成されている。
【００２３】
図１に示すように、センサー（Ｘ線検出器）の中央ラインで検出される投影画像データによる被写体の中央断面は、従来のファンビームによるＣＴと全く同じ再構成処理が行われ、厳密な再構成理論を適用することができる。図１には、或る投影角度θの時のＸ線が透過する面とその反対側のθ＋１８０°の時のＸ線の透過する面を図示しているが、センサー（Ｘ線検出器）の中央ラインを離れたコーン角φのラインでは、投影角度が異なるとＸ線の透過する面が異なってしまう。
【００２４】
したがって、コーン角φの再構成面に使用される投影画像におけるＸ線の透過する面は、すべて再構成面とは異なった面を使用することになり、厳密な再構成処理を行うことは不可能である。このため、コーンビームによるＣＴの場合には、Ｆｅｌｄｋａｍｐ法と呼ばれる近似的な再構成方法を用いる。
【００２５】
このようなことから、上述したサイノグラムも、中央ラインによるサイノグラムは厳密なサイノグラムとなっているが、コーン角φが大きくなるにつれて、実際のサイノグラムと理想的な再構成面のサイノグラムとの誤差が大きくなってしまうことがわかる。
【００２６】
図２は、本発明の概要を示し、サイノグラムから回転中心軸の傾きを決定する概念を示す模式図である。
【００２７】
まず、図２に示すように、投影画像（投影画像群）における既定のラインについて、それぞれ、サイノグラムを作成する。ここで、図２に示す例では、投影画像に対して、横方向に既定のラインが設定されている。そして、作成したサイノグラムから、例えば特許文献２に示す方法を用いて、各々のラインにおける回転中心軸とセンサー（Ｘ線検出器）の中心軸との軸ずれ量を検出する。
【００２８】
そして、検出したそれぞれのずれ量を用いて、図２に示すように、既定のラインの方向と垂直方向（即ち、回転中心軸の方向）である縦方向に直線フィッティングを行って、回転中心軸の傾きを算出する。ここで、上述したそれぞれの軸ずれ量は、使用したサイノグラムの信頼度がそれぞれのラインのコーン角φの大きさによって異なるため、コーン角φの大きさに応じた重み付けをして直線フィッティングを行う。なお、軸ずれ量を検出するために、サイノグラムを用いる方法以外に、例えば、再構成画像を用いる方法を採用してもよい。
【００２９】
このようにして、回転中心軸の傾きが算出されると、続いて、投影画像を補正処理する、或いは、再構成のバックプロジェクション時に投影画像の座標系が傾いているものとしてバックプロジェクション処理する等の、投影画像の再構成処理を行う。このような方法を用いることによって、回転中心軸の傾きのない再構成処理を行うことができ、この結果得られる断層画像を、アーチファクトや劣化を最小限に抑えた高画質な画像とすることができる。
【００３０】
−本発明の概要を踏まえた具体的な実施形態−
次に、上述した本発明の概要を踏まえた具体的な実施形態について説明を行う。
【００３１】
図３は、本発明の実施形態に係るコーンビームＸ線ＣＴシステム（コーンビーム放射線ＣＴシステム）１００の概略構成の一例を示す模式図である。
コーンビームＸ線ＣＴシステム１００は、図３に示すように、コーンビームＸ線ＣＴ装置（コーンビーム放射線ＣＴ装置）１１０、ネットワーク１２０、プリンター１３０、診断ワークステーション１４０、及び、画像データベース１５０を有して構成されている。
【００３２】
また、コーンビームＸ線ＣＴ装置１１０は、Ｘ線源１１１、Ｘ線検出器１１２、画像入力部１１３、Ｘ線撮影システム制御部１１４、Ｘ線発生制御部１１５、画像処理部１１６、画像保存部１１７、操作部１１８、及び、診断モニタ１１９を有して構成されている。
【００３３】
Ｘ線源（放射線源）１１１は、Ｘ線発生制御部１１５の制御に基づいて、３次元的なコーンビームのＸ線（放射線）を患者等の被写体２００に対して照射するものである。
【００３４】
Ｘ線検出器（放射線検出器）１１２は、Ｘ線源１１１から照射され、被写体２００を透過したＸ線を検出し、検出したＸ線に基づくＸ線画像（放射線画像）の撮像を行うものである。
【００３５】
ここで、図３には、被写体２００を挟んでＸ線源１１１とＸ線検出器１１２とが対向して配置されている。そして、図３には、Ｘ線撮影システム制御部１１４の制御により、被写体２００が固定された回転テーブルは回転させずに、Ｘ線源１１１及びＸ線検出器１１２を、固定した被写体２００を中心として回転させて撮影を行うシステムが示されている。なお、図３に示す例では、Ｘ線ＣＴを行う際に、被写体２００を固定してＸ線源１１１及びＸ線検出器１１２を回転させて撮影を行う場合を示しているが、本実施形態においては、これに限定されるものではない。例えば、Ｘ線撮影システム制御部１１４の制御により、Ｘ線源１１１及びＸ線検出器１１２を回転させずに、回転テーブルを回転して被写体２００を回転させて、撮影を行う形態も適用可能である。即ち、本実施形態のコーンビームＸ線ＣＴ装置１１０は、Ｘ線源１１１及びＸ線検出器１１２と被写体２００とを相対的に回転させながら、投影画像の撮影を行うものである。なお、この回転の中心軸を回転中心軸とする。
【００３６】
画像入力部１１３は、Ｘ線検出器１１２で撮影された投影画像（Ｘ線画像）をＸ線撮影システム制御部１１４に入力する処理を行う。
【００３７】
Ｘ線撮影システム制御部（放射線撮影システム制御部）１１４は、コーンビームＸ線ＣＴシステム１００における動作を統括的に制御するものである。
【００３８】
Ｘ線発生制御部（放射線発生制御部）１１５は、Ｘ線撮影システム制御部１１４の制御に基づいて、Ｘ線源１１１を制御し、Ｘ線源１１１から発生させるＸ線の制御を行う。
【００３９】
画像処理部１１６は、Ｘ線撮影システム制御部１１４の制御に基づいて、投影画像（Ｘ線画像）に対して、各種の画像処理を行う。画像保存部１１７は、投影画像（Ｘ線画像）を記憶して保存する。
【００４０】
操作部１１８は、例えばユーザがコーンビームＸ線ＣＴ装置１１０に対して入力指示を行う際に操作されるものである。診断モニタ１１９は、Ｘ線撮影システム制御部１１４の制御に基づいて、必要に応じて、各種の画像や各種の情報を表示するものである。
【００４１】
ネットワーク１２０は、コーンビームＸ線ＣＴ装置１１０と、プリンター１３０、診断ワークステーション１４０及び画像データベース１５０とを通信可能に接続するためのものである。
【００４２】
本例では、Ｘ線撮影システム制御部１１４は、Ｘ線源１１１及びＸ線検出器１１２を、被写体２００を回転中心として回転させながら、所定の回転角度ごとに被写体２００の投影画像（Ｘ線画像）の撮影処理を行う。なお、上述したように、Ｘ線源１１１とＸ線検出器１１２の位置関係を保持しながら、被写体２００が固定された回転テーブルを回転させて、所定の回転角度ごとに被写体２００の投影画像（Ｘ線画像）の撮影処理を行う形態であってもよい。
【００４３】
そして、Ｘ線撮影システム制御部１１４の処理により得られた、各回転角度の投影画像（Ｘ線画像）は、画像処理部１１６において、Ｘ線検出器１１２の補正、ログ変換を含めた前処理や再構成処理等の画像処理がなされて、断層画像群が作成される。
【００４４】
そして、作成された断層画像群は、Ｘ線撮影システム制御部１１４の制御により、診断モニタ１１９に表示されたり、画像保存部１１７に保存されたりする。或いは、作成された断層画像群は、Ｘ線撮影システム制御部１１４の制御により、ネットワーク１２０を介して、プリンター１３０や、診断ワークステーション１４０、画像データベース１５０に出力さする。
【００４５】
また、診断モニタ１１９の表示ウインドウの操作や体軸方向の断層画像の切り換え表示の操作、断面変換操作、３次元表面表示操作などの種々の操作は、操作部１１８を介して行われる。
【００４６】
本実施形態のコーンビームＸ線ＣＴ装置１１０では、大別すると、図２に示すように、以下に示す３ステップの手順の処理を行う。
【００４７】
（ステップ１）
まず、ステップ１において、コーンビームＸ線ＣＴ装置１１０（画像処理部１１６或いはＸ線撮影システム制御部１１４）は、所定の回転角度ごとに撮影された投影画像（投影画像群）における既定のラインについて、それぞれサイノグラムを作成する。
【００４８】
（ステップ２）
続いて、ステップ２において、コーンビームＸ線ＣＴ装置１１０（画像処理部１１６或いはＸ線撮影システム制御部１１４）は、ステップ１で作成したサイノグラムから、各々のラインにおける回転中心軸とＸ線検出器１１２の中心軸との軸ずれ量を検出する。このステップ２は、検出ステップを構成する。
【００４９】
（ステップ３）
続いて、ステップ３において、コーンビームＸ線ＣＴ装置１１０（画像処理部１１６或いはＸ線撮影システム制御部１１４）は、ステップ２で検出した、それぞれの軸ずれ量を用いて、縦方向に直線フィッティングを行って、回転中心軸の傾きを算出する。このステップ３は、算出ステップを構成する。
【００５０】
その後、コーンビームＸ線ＣＴ装置１１０（例えば画像処理部１１６）は、ステップ３で算出された回転中心軸の傾きに基づいて、投影画像の再構成処理を行う（再構成処理ステップ）。これにより、被写体２００の内部の断層画像が得られる。
【００５１】
以下、上述したステップ１〜ステップ３の各々の処理の詳細について説明する。
【００５２】
（ステップ１の詳細）
ステップＳ１は、上述したように、投影画像（投影画像群）における既定のラインについて、それぞれサイノグラムを作成するものである。
コーンビームのＸ線を用いたＣＴの場合、投影画像は、Ｘ線の投影角度ごとの２次元の画像群として得られる。この投影画像群の同一の位置にある横方向のラインのデータを取り出してサイノグラムを作成する。
【００５３】
図４は、本発明の実施形態を示し、サイノグラムを説明するための模式図である。
図４（ａ）に、コーンビームＸ線ＣＴ装置１１０の簡易な構成例を示し、図４（ｂ）に、作成されるサイノグラムの説明を示す。
サイノグラムは、図４（ｂ）に示すように、横軸を投影画像のライン方向、縦軸をＸ線の投影角度方向にして投影画像の横ラインデータを並べて画像にしたものである。このサイノグラムを作成するラインは、投影画像の全ラインであってもよいし、また、計算時間を短縮するために一定間隔ごとのラインであってもよい。或いは、前述したように、コーン角が大きくなるとそのデータの信頼度も小さくなるので、中央に近い位置のラインほど密に、そして中央から遠いラインほど疎にして、サイノグラムを作成するラインを決定してもよい。
【００５４】
（ステップ２の詳細）
ステップＳ２は、上述したように、ステップ１で作成したサイノグラムから、各々のラインにおける回転中心軸とＸ線検出器１１２の中心軸との軸ずれ量を検出するものである。
【００５５】
図５は、本発明の実施形態を示し、ステップ１で作成したサイノグラムから、回転中心軸とＸ線検出器１１２の中心軸との軸ずれ量を検出する基本的な原理を示す模式図である。この原理は、例えば特許文献２の技術を利用したものである。より具体的に、図５には、Ｘ線源１１１（及びＸ線検出器１１２）を回転させて撮影を行った際に、対になる投影画像データを説明するための図である。
【００５６】
図５に示すように、１周（１回転）の間に撮影された投影画像データには、必ずＸ線が透過する経路が同じデータが存在し、すべてのデータが対になっているという原理である。これをサイノグラムで表わすと、図６のようになる。
【００５７】
図６は、投影画像データと、当該投影画像データと対向する対向投影画像データとをサイノグラム上で説明するための模式図である。
【００５８】
図６において、ｇ（α，β）は、ファン角度α、投影角度βの投影画像データを示し、投影画像データｇ（α，β）と対になっている対向投影画像データｇ（−α，β＋α＋２α）はＸ線透過経路が同じであり、同じ値になっている。
【００５９】
図７は、回転中心軸とＸ線検出器１１２の中心軸との位置ずれがあった場合の、投影画像データと、当該投影画像データと対向する対向投影画像データとをサイノグラム上で説明するための模式図である。また、図８は、本発明の実施形態を示し、ステップ１で作成したサイノグラムから、回転中心軸とＸ線検出器１１２の中心軸との軸ずれ量を検出する方法を説明する模式図である。
【００６０】
図８に示すように、本実施形態では、或るずれ量を仮定した時の既定の投影角度範囲（図８（ａ）、図８（ｂ））の時系列データとこれと対になる時系列データとの誤差を求める（図８（ｃ））。そして、仮定するずれ量を適当な範囲で動かして、誤差が最小となったずれ量を撮影時の回転中心軸とＸ線検出器１１２の中心軸とのずれ量であるとして決定する。
【００６１】
（ステップ３の詳細）
ステップＳ３は、上述したように、ステップ２で検出した、それぞれの軸ずれ量を用いて、縦方向に直線フィッティングを行って、回転中心軸の傾きを算出するものである。
【００６２】
ここで、サイノグラムを作成した横ラインの投影画像上の位置をｙ座標として表わし、各横ラインにおいてステップ２で検出した軸ずれ量をｘ座標として表わす。この時、第ｉ番目の横ラインのデータを実測データ（ｘi，ｙi）として、フィッティングすべき直線の方程式をｙ＝ａ・ｘ＋ｂとする。
【００６３】
このフィッティング直線ｙ＝ａ・ｘ＋ｂと実測データ（ｘi，ｙi）と二乗誤差は、第ｉ番目の横ラインの重みをｗiとすると、以下の（１）式で表される。
【００６４】
【数１】
2010184086.tif 000003
【００６５】
したがって、ｉ＝１〜Ｎとして、全実測データの平均二乗誤差Ｅは、以下の（２）式で表される。
【００６６】
【数２】
2010184086.tif 000004
【００６７】
そして、（２）式で示される平均二乗誤差Ｅを最小にするためには、以下の（３）式及び（４）式の条件が必要となる。
【００６８】
【数３】
2010184086.tif 000005
【００６９】
（３）式及び（４）式をａ，ｂの連立方程式として解けば、フィッティング直線ｙ＝ａ・ｘ＋ｂを求めることができる。
【００７０】
ここで、第ｉ番目の横ラインの重みｗiには、例えば、第ｉ番目の横ラインにおけるＸ線のコーン角φiを用いて、ｗi＝ｓｉｎφiとすればよい。
また、以下の方法により重みｗiを求めることも可能である。
まず、形状、ＣＴ値などが既知のファントムの撮影画像データを用いて、重みｗiをいろいろ変化させてフィッティング直線を作成する。そして、作成したフィッティング直線を用いたずれ量を使って再構成した画像の既知のファントムの断層画像との誤差が最小になるように、重みｗiを決定する。このように、実験的な方法によって重みｗiを求めるようにしてもよい。
【００７１】
本実施形態では、以上に示したステップ１〜ステップ３の処理を経ることにより、回転中心軸の傾きを算出することができる。
【００７２】
なお、ステップ２における回転中心軸とＸ線検出器１１２の中心軸との軸ずれ量を検出する方法として、例えば、特許文献３に示す技術を利用することも可能である。
具体的には、まず、１回の撮影によって１８０度＋ファン角度より大きな投影角度範囲の投影画像データを得て、この投影画像データより投影角度範囲の違う２組の投影画像データを作成する。そして、各々別個に再構成した画像の画像間の一致度が最大となる回転中心の位置ずれを決定する。この方法によって、ステップ２における各横ラインの位置ずれ量を求め、その後、上述した本実施形態に特有のステップ３の処理によって回転中心軸の傾きを算出するようにしてもよい。
【００７３】
以上のようにして、回転中心軸の傾きが算出されると、その後、コーンビームＸ線ＣＴ装置１１０（画像処理部１１６或いはＸ線撮影システム制御部１１４）は、算出した回転中心軸の傾き値を用いて、すべての横ラインの位置ずれ量を決定する。そして、コーンビームＸ線ＣＴ装置１１０（例えば画像処理部１１６）は、決定した位置ずれ量を用いて、投影画像の再構成処理を行う。これにより、被写体２００の内部の断層画像が得られる。
【００７４】
ここで、決定した横ラインの位置ずれ量を補正する再構成処理の方法としては、投影画像データを補正する方法と、バックプロジェクション時に補正する方法がある。
【００７５】
投影画像データを補正する方法としては、投影画像データを、検出した位置ずれ量だけずらして新しい投影画像データを作成する。また、位置ずれ量が整数でない場合には、補間によって新しい投影画像データを作成する。
【００７６】
また、バックプロジェクション時に補正する方法を、図９を用いて説明する。
図９は、本発明の実施形態を示し、バックプロジェクションによる回転中心の位置ずれ量の補正を説明する模式図である。
【００７７】
図９（ａ）のように、まず、再構成点とＸ線源１１１とを結ぶ直線がＸ線検出器１１２と交わる投影座標（図９（ａ）ではＬ）のＸ線検出器１１２のチャンネル（図９（ａ）ではｎとｎ＋１）を求める。そして、この２つのチャンネルのデータを投影座標Ｌによって補間して、バックプロジェクションデータを求め、再構成する点に加える。これをすべての投影角度β、再構成点について行う。
【００７８】
ここで、回転中心の位置ずれ量がｘであったとすれば、投影座標をｘずらして、図９（ｂ）に示すように、Ｌ＋ｘとすればよい。そして、このＬ＋ｘに対応するＸ線検出器１１２のチャンネル（図９（ｂ）ではｍとｍ＋１）を求める。その後、この２つのチャンネルのデータを投影座標Ｌ＋ｘによって補間して、バックプロジェクションデータを求め、再構成する点に加えれば、回転中心の位置ずれを補正して再構成することができる。
【００７９】
本実施形態によれば、コーンビームのＸ線を用いた撮影において、余分な補正用ファントムやマーカーを作成する必要がなく、また、再構成した断層画像にマーカーが写ることもなく、正確に回転中心軸の傾きを補正することができる。これにより、高画質な断層画像を得ることができ、診断に有効である。
【００８０】
（本発明の他の実施形態）
前述した本発明の実施形態に係るコーンビームＸ線ＣＴ装置１１０の制御方法を示す上述した各ステップは、例えば、コンピュータのＣＰＵがＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムを実行することによって実現できる。このプログラム及び前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。
【００８１】
また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、１つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００８２】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では上述した各ステップに対応したプログラム）を、システム或いは装置に直接、或いは遠隔から供給するものを含む。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合も本発明に含まれる。
【００８３】
したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００８４】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。
【００８５】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどがある。また、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などもある。
【００８６】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、若しくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。
【００８７】
また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【００８８】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、ダウンロードした鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００８９】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。その他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００９０】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【００９１】
なお、前述した各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１００  コーンビームＸ線ＣＴシステム（コーンビーム放射線ＣＴシステム）
１１０  コーンビームＸ線ＣＴ装置（コーンビーム放射線ＣＴ装置）
１１１  Ｘ線源（放射線源）
１１２  Ｘ線検出器（放射線検出器）
１１３  画像入力部
１１４  Ｘ線撮影システム制御部（放射線撮影システム制御部）
１１５  Ｘ線発生制御部（放射線発生制御部）
１１６  画像処理部
１１７  画像保存部
１１８  操作部
１１９  診断モニタ
１２０  ネットワーク
１３０  プリンター
１４０  診断ワークステーション
１５０  画像データベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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