(57)【要約】【課題】可変ピッチヘリカルスキャンによるＣＴ画像の画質を向上させる。【解決手段】データ収集系の基準位置（ＴＬ）とＣＴ画像の再構成面の位置（Ｚ３）とが一致する時刻に対応する基準ビュー（ＣＶp1,z3）に隣接する両側のビュー範囲のうち、データ収集系の相対直線移動の速度が速い側のビュー範囲よりも遅い側のビュー範囲の方が、大きいビュー範囲（ＶＲ′１p1,z3）となるように、基準ビューとその両側のビュー範囲からなるビュー範囲を、ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲として設定する。【選択図】  図８
2010155019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管およびＸ線検出器を含むデータ収集系を被検体の体軸方向に対し、可変の速度にて相対直線移動させながらスキャンを行う可変ピッチヘリカルスキャンにより収集された投影データに基づいてＣＴ画像を再構成する画像再構成方法であって、
前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲を設定するステップであって、前記データ収集系の基準位置と前記ＣＴ画像の再構成面の位置とが前記体軸方向において一致する時刻に対応する基準ビューに隣接する両側のビュー範囲のうち、前記相対直線移動の速度が大きい側のビュー範囲よりも前記速度が小さい側のビュー範囲の方が、大きいビュー範囲となるように、前記基準ビューとその両側のビュー範囲とからなるビュー範囲を、前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲として設定するステップと、
前記設定されたビュー範囲の投影データを用いて前記ＣＴ画像を再構成するステップとを有する画像再構成方法。
【請求項２】
前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲を設定するステップは、
前記基準ビューに隣接した両側に、所定の同じビュー角度分のビュー範囲を特定するステップと、
前記特定された両側のビュー範囲の前記相対直線移動の速度に関する情報を求めるステップと、
前記相対直線移動の速度に関する情報に基づいて、前記特定された両側のビュー範囲の前記相対直線移動の速度の大小関係を特定するステップと、
前記大小関係が大となる側よりも、前記大小関係が小となる側の方が、大きいビュー範囲となるように、前記基準ビューとその両側のビュー範囲からなるビュー範囲を、前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲として設定するステップとを含む請求項１に記載の画像再構成方法。
【請求項３】
前記特定された両側のビュー範囲の前記相対直線移動の速度の大小関係を特定するステップは、前記特定された両側のビュー範囲のうち、一方側のビュー範囲の投影データを収集するための前記相対直線移動の距離と、他方側のビュー範囲の投影データを収集するための前記相対直線移動の距離との大小関係を特定するステップを含む請求項２に記載の画像再構成方法。
【請求項４】
前記大小関係が大となる側のビュー範囲として、前記所定の同じビュー角度分のビュー範囲を用い、前記大小関係が小となる側のビュー範囲を、前記所定の同じビュー角度分のビュー範囲より大きくする請求項２または請求項３に記載の画像再構成方法。
【請求項５】
Ｘ線管およびＸ線検出器を含むデータ収集系を有しており、前記データ収集系を被検体の体軸方向に対し、可変の速度にて相対直線移動させながらスキャンを行う可変ピッチヘリカルスキャンにより投影データを収集するデータ収集手段と、前記データ収集手段により収集された投影データに基づいてＣＴ画像を再構成する画像再構成手段とを備えるＸ線ＣＴ装置であって、
前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲を設定するビュー範囲設定手段であって、前記データ収集系の基準位置と前記ＣＴ画像の再構成面の位置とが前記体軸方向において一致する時刻に対応する基準ビューに隣接する両側のビュー範囲のうち、前記相対直線移動の速度が大きい側のビュー範囲よりも前記速度が小さい側のビュー範囲の方が、大きいビュー範囲となるように、前記基準ビューとその両側のビュー範囲とからなるビュー範囲を、前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲として設定するビュー範囲設定手段を備えており、
前記画像再構成手段は、前記設定されたビュー範囲の投影データを用いて前記ＣＴ画像を再構成するＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記ビュー範囲設定手段は、
前記基準ビューに隣接した両側に、所定の同じビュー角度分のビュー範囲を特定し、前記特定された両側のビュー範囲の前記相対直線移動の速度に関する情報を求め、前記相対直線移動の速度に関する情報に基づいて、前記特定された両側のビュー範囲の前記相対直線移動の速度の大小関係を特定する大小関係特定手段を備えており、
前記大小関係が大となる側よりも、前記大小関係が小となる側の方が、大きいビュー範囲となるように、前記基準ビューとその両側のビュー範囲からなるビュー範囲を、前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲として設定する請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記大小関係特定手段は、前記特定された両側のビュー範囲のうち、一方側のビュー範囲の投影データを収集するための前記相対直線移動の距離と、他方側のビュー範囲の投影データを収集するための前記相対直線移動の距離との大小関係を特定する請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記ビュー範囲設定手段は、前記大小関係が大となる側のビュー範囲として、前記所定の同じビュー角度分のビュー範囲を用い、前記大小関係が小となる側のビュー範囲を、前記所定の同じビュー角度分のビュー範囲より大きくする請求項６または請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記所定の同じビュー角度は、π／２、π／２＋Ｘ線ビームのファン角の半分、π、または、π＋前記ファン角の半分である請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲を構成する前記基準ビューに隣接する両側のビュー範囲の一方側の投影データを収集するための前記相対直線移動の距離と、該両側のビュー範囲の他方側の投影データを収集するための前記相対直線移動の距離とが同じである請求項５から請求項９のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記データ収集系の基準位置は、前記Ｘ線管のＸ線焦点と前記Ｘ線検出器の中心とを結ぶ直線と前記データ収集系の回転軸との交点の位置である請求項５から請求項１０のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ(Computed Tomography)画像の画像再構成方法およびその方法を実施するためのＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線管およびＸ線検出器を含むデータ(data)収集系を被検体の体軸方向に相対直線移動させながらスキャン(scan)を行うヘリカルスキャン(helical scan)により収集された投影データに基づいてＣＴ画像を再構成する画像再構成方法が知られている。
【０００３】
また、この画像再構成方法において、データ収集系の基準位置とＣＴ画像の再構成面の位置とが被検体の体軸方向で一致する時刻に対応する基準ビュー(view)を中心とする所定のビュー範囲を、そのＣＴ画像の再構成に用いる投影データのビュー範囲として設定する方法が知られている（特許文献１，第２２段落等参照）。なお、データ収集系の基準位置は、例えばＸ線管のＸ線焦点とＸ線検出器の中心とを結ぶ直線とデータ収集系の回転軸との交点の位置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１６０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のヘリカルスキャンが、データ収集系を可変の速度にて相対直線移動させながらスキャンを行う、いわゆる可変ピッチ(pitch)ヘリカルスキャンである場合には、基準ビューに対応する時刻の前後において、その相対直線移動の速度が異なる場合がある。つまり、ＣＴ画像の再構成に用いる所定のビュー範囲には、基準ビューに隣接する両側のビュー範囲が含まれるが、一方側のビュー範囲に対応する相対直線移動の距離と、他方側のビュー範囲に対応する相対直線移動の距離とが異なる場合がある。そのため、上記の基準ビューに隣接する両側のビュー範囲のうち、相対直線移動の速度が遅い側のビュー範囲のさらに外側には、ＣＴ画像の再構成に寄与するビューすなわち再構成面を通るＸ線ビーム(beam)による投影データのビューが再構成に利用されないまま残っており、ＣＴ画像の画質向上の余地を残している。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、可変ピッチヘリカルスキャンにより得られるＣＴ画像の画質をより向上させることができる画像再構成方法およびその方法を用いるＸ線ＣＴ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】
【０００７】
第１の観点では、本発明は、Ｘ線管およびＸ線検出器を含むデータ収集系を被検体の体軸方向に対し、可変の速度にて相対直線移動させながらスキャンを行う可変ピッチヘリカルスキャンにより収集された投影データに基づいてＣＴ画像を再構成する画像再構成方法であって、前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲を設定するステップ(step)であって、前記データ収集系の基準位置と前記ＣＴ画像の再構成面の位置とが前記体軸方向において一致する時刻に対応する基準ビューに隣接する両側のビュー範囲のうち、前記相対直線移動の速度が大きい側のビュー範囲よりも前記速度が小さい側のビュー範囲の方が、大きいビュー範囲となるように、前記基準ビューとその両側のビュー範囲とからなるビュー範囲を、前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲として設定するステップと、前記設定されたビュー範囲の投影データを用いて前記ＣＴ画像を再構成するステップとを有する画像再構成方法を提供する。
【０００８】
第２の観点では、本発明は、前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲を設定するステップが、前記基準ビューに隣接した両側に、所定の同じビュー角度分のビュー範囲を特定するステップと、前記特定された両側のビュー範囲の前記相対直線移動の速度に関する情報を求めるステップと、前記相対直線移動の速度に関する情報に基づいて、前記特定された両側のビュー範囲の前記相対直線移動の速度の大小関係を特定するステップと、前記大小関係が大となる側よりも、前記大小関係が小となる側の方が、大きいビュー範囲となるように、前記基準ビューとその両側のビュー範囲からなるビュー範囲を、前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲として設定するステップとを含む上記第１の観点の画像再構成方法を提供する。
【０００９】
第３の観点では、本発明は、前記特定された両側のビュー範囲の前記相対直線移動の速度の大小関係を特定するステップは、前記特定された両側のビュー範囲のうち、一方側のビュー範囲の投影データを収集するための前記相対直線移動の距離と、他方側のビュー範囲の投影データを収集するための前記相対直線移動の距離との大小関係を特定するステップを含む上記第２の観点の画像再構成方法を提供する。
【００１０】
第４の観点では、本発明は、前記大小関係が大となる側のビュー範囲として、前記所定の同じビュー角度分のビュー範囲を用い、前記大小関係が小となる側のビュー範囲を、前記所定の同じビュー角度分のビュー範囲より大きくする上記第２の観点または第３の観点の画像再構成方法を提供する。
【００１１】
第５の観点では、本発明は、Ｘ線管およびＸ線検出器を含むデータ収集系を有しており、前記データ収集系を被検体の体軸方向に対し、可変の速度にて相対直線移動させながらスキャンを行う可変ピッチヘリカルスキャンにより投影データを収集するデータ収集手段と、前記データ収集手段により収集された投影データに基づいてＣＴ画像を再構成する画像再構成手段とを備えるＸ線ＣＴ装置であって、前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲を設定するビュー範囲設定手段であって、前記データ収集系の基準位置と前記ＣＴ画像の再構成面の位置とが前記体軸方向において一致する時刻に対応する基準ビューに隣接する両側のビュー範囲のうち、前記相対直線移動の速度が大きい側のビュー範囲よりも前記速度が小さい側のビュー範囲の方が、大きいビュー範囲となるように、前記基準ビューとその両側のビュー範囲とからなるビュー範囲を、前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲として設定するビュー範囲設定手段を備えており、前記画像再構成手段が、前記設定されたビュー範囲の投影データを用いて前記ＣＴ画像を再構成するＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１２】
第６の観点では、本発明は、前記ビュー範囲設定手段が、前記基準ビューに隣接した両側に、所定の同じビュー角度分のビュー範囲を特定し、前記特定された両側のビュー範囲の前記相対直線移動の速度に関する情報を求め、前記相対直線移動の速度に関する情報に基づいて、前記特定された両側のビュー範囲の前記相対直線移動の速度の大小関係を特定する大小関係特定手段を備えており、前記大小関係が大となる側よりも、前記大小関係が小となる側の方が、大きいビュー範囲となるように、前記基準ビューとその両側のビュー範囲からなるビュー範囲を、前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲として設定する上記第５の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１３】
第７の観点では、本発明は、前記大小関係特定手段が、前記特定された両側のビュー範囲のうち、一方側のビュー範囲の投影データを収集するための前記相対直線移動の距離と、他方側のビュー範囲の投影データを収集するための前記相対直線移動の距離との大小関係を特定する上記第６の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１４】
第８の観点では、本発明は、前記ビュー範囲設定手段が、前記大小関係が大となる側のビュー範囲として、前記所定の同じビュー角度分のビュー範囲を用い、前記大小関係が小となる側のビュー範囲を、前記所定の同じビュー角度分のビュー範囲より大きくする上記第６の観点または第７の観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１５】
第９の観点では、本発明は、前記所定の同じビュー角度が、π／２、π／２＋Ｘ線ビームのファン(fan)角の半分、π、または、π＋前記ファン角の半分である上記第６の観点から第８の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１６】
第１０の観点では、本発明は、前記ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲を構成する前記基準ビューに隣接する両側のビュー範囲の一方側の投影データを収集するための前記相対直線移動の距離と、該両側のビュー範囲の他方側の投影データを収集するための前記相対直線移動の距離とが同じである上記第５の観点から第９の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１７】
第１１の観点では、本発明は、前記データ収集系の基準位置が、前記Ｘ線管のＸ線焦点と前記Ｘ線検出器の中心とを結ぶ直線と前記データ収集系の回転軸との交点の位置である上記第５の観点から第１０の観点のいずれか１つの観点のＸ線ＣＴ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、データ収集系の基準位置とＣＴ画像の再構成面の位置とが一致する時刻に対応する基準ビューに隣接する両側のビュー範囲のうち、データ収集系の相対直線移動の速度が速い側のビュー範囲よりも遅い側のビュー範囲の方が、大きいビュー範囲となるように、基準ビューとその両側のビュー範囲からなるビュー範囲を、ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲として設定するので、従来のように基準ビューとその両側の所定の同じビュー角度分のビュー範囲とからなるビュー範囲をＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲として設定した場合には利用されない、さらにその外側の有用なビューの投影データを有効利用して、再構成に用いる投影データのノイズ(noise)成分を低減することができ、可変ピッチヘリカルスキャンにより得られるＣＴ画像の画質をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を示す構成図である。
【図２】本実施形態にかかるデータ収集処理を示すフロー図である。
【図３】「投影データ収集」、「回転」、「直線移動」、および「Ｘ線管およびＸ線検出器の相対位置」を表すタイムチャートである。
【図４】本実施形態において収集される投影データの一例を示す図である。
【図５】本実施形態にかかる画像再構成処理を示すフロー図である
【図６】本実施形態にかかる再構成用ビュー範囲設定処理を示すフロー図である。
【図７】本実施形態における再構成用ビュー範囲設定処理の第１の具体例を説明するための図である。
【図８】本実施形態における再構成用ビュー範囲設定処理の第２の具体例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１００を示す構成図である。
【００２２】
このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール（console）１と、寝台装置１０と、走査ガントリ（gantry）２０とを具備している。
【００２３】
操作コンソール１は、ユーザ（user）の入力を受け付ける入力装置２と、データ収集処理のための制御、画像再構成処理、当該処理に含まれる再構成用ビュー範囲設定処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得した投影データを収集するデータ収集バッファ（buffer）５と、投影データから再構成したＣＴ画像を表示するモニタ（monitor）６と、プログラム（program）やデータ、ＣＴ画像を記憶する記憶装置７とを具備している。
【００２４】
寝台装置１０は、撮像対象４０を載せて走査ガントリ２０の開口部Ｂに入れ出しするテーブル（table）１２を具備している。テーブル１２は、寝台装置１０に内蔵するモータ（motor）で昇降および水平直線移動される。なお、ここでは、テーブル１２の直線移動方向をｚ方向、鉛直方向をｙ方向、ｚ方向およびｙ方向に垂直な水平方向をｘ方向とする。
【００２５】
走査ガントリ２０は、回転部１５と回転部１５を回転可能に支持する本体部２０ａとを有する。回転部１５には、Ｘ線管２１と、Ｘ線管２１を制御するＸ線コントローラ（controller）２２と、Ｘ線管２１から発生したコーンビーム（cone beam）Ｘ線を整形するコリメータ（collimator）２３と、Ｘ線検出素子（検出器）がチャネル方向に複数配置された検出器列をｚ方向に複数配列してなるＸ線検出器２４と、Ｘ線検出器２４の出力を投影データに変換して収集するＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５の制御を行う回転部コントローラ２６とが搭載される。Ｘ線管２１およびＸ線検出器２４はデータ収集系４１を構成する。本体部２０ａは、制御信号などを操作コンソール１や寝台装置１０とやり取りする制御コントローラ２９を具備する。回転部１５と本体部２０ａとは、スリップリング（slip ring）３０を介して電気的に接合している。
【００２６】
なお、ＤＡＳ２５は、ビュー毎に、投影データが収集されたときのＸ線管２１の円軌道上のビュー角度位置βとテーブル１２のｚ方向の位置ＴＬとを、その収集した投影データに付帯してデータ収集バッファ５に送る。これにより、データ収集系４１の幾何学的位置関係を基に、Ｘ線検出器２４の各検出素子に対応する投影データが、撮像空間においてどの位置関係にあるＸ線ビームによるものかを特定することができる。
【００２７】
なお、走査ガントリ２０および中央処理装置３は、本発明におけるＸ線データ収集手段の一例である。また、中央処理装置３は、本発明におけるビュー範囲設定手段および画像再構成手段の一例である。
【００２８】
図２は、データ収集処理を示すフロー（flow）図である。
【００２９】
ここでは、可変ピッチヘリカルスキャンにより投影データを収集する。このスキャンは、ヘリカルピッチが変化する間においても投影データを収集するヘリカルスキャンである。ここでは、テーブル１２を基準にしたときのｚ方向における直線移動開始点Ｚｓから直線移動終了点Ｚｆまでを走査ガントリ２０が加減速を伴って相対直線移動し、直線移動開始点Ｚｓおよび直線移動終了点Ｚｆにおいて走査ガントリ２０の滞留時間を設けて投影データを収集する。
【００３０】
ステップ（step）Ａ１では、ユーザにより設定されたパラメータ（parameter）を基に滞留時間τなどを含むスキャン条件を設定する。滞留時間τは、例えば回転部１５の１回転時間Ｒに相当するτ１とする。
【００３１】
ステップＡ２では、例えば図３の時刻ｔ０に示すように、「投影データ収集」を開始する。
【００３２】
ステップＡ３では、例えば図３の時刻ｔ０に示すように、Ｘ線管２１とＸ線検出器２４で構成されるデータ収集系４１を搭載する回転部１５の「回転」を開始する。
【００３３】
ステップＡ４では、回転部１５のテーブル１２に対する直線移動方向を往路方向（ここでは＋ｚ方向）に設定する。
【００３４】
ステップＡ５では、例えば図３の時刻ｔ０〜ｔ１に示すように滞留時間τ１だけ待つ。つまり、回転部１５の「回転」だけさせ、直線移動はさせないで、滞留時間τ１だけ投影データを収集する。
【００３５】
ステップＡ６では、例えば図３の時刻ｔ１に示すように、テーブル１２の「直線移動」を開始する。
【００３６】
ステップＡ７では、例えば図３の時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、テーブル１２を加速させる。この間においても投影データを収集する。
【００３７】
ステップＡ８では、例えば図３の時刻ｔ２〜ｔ３に示すように、テーブル１２を一定速度Ｖ１で直線移動させる。この間、投影データを収集する。
【００３８】
ステップＡ９では、直線移動の開始点または終了点の近傍に達したかを判定し、達していなければ達するまで直線移動を継続させ、達していればステップＡ１０に進む。
【００３９】
ステップＡ１０では、例えば図３の時刻ｔ３〜ｔ４に示すように、テーブル１２を減速させる。この間においても投影データを収集する。
【００４０】
ステップＡ１１では、例えば図３の時刻ｔ４に示すように、テーブル１２の「直線移動」を終了する。
【００４１】
ステップＡ１２では、例えば図３の時刻ｔ４〜ｔ５に示すように滞留時間τ１だけ待つ。つまり、回転部１５の回転だけさせ、直線移動はさせないで、滞留時間τ１だけ投影データを収集する。
【００４２】
ステップＡ１３では、予定のデータ収集が終了してないならステップＡ１３へ進み、終了したならステップＡ１４へ進む。
【００４３】
ステップＡ１４では、テーブル１２の移動方向を反転する。そして、ステップＡ６に戻ってデータ収集を継続する。すなわち、前回の終了点を今回の開始点とし、前回の開始点を今回の終了点とし、前回と反対方向にテーブル１２を直線移動させながら投影データを収集する。
【００４４】
ステップＡ１５では、例えば図３の時刻ｔ９に示すようにＸ線管２１とＸ線検出器２４により構成されるデータ収集系４１を搭載する回転部１５の「回転」を終了する。
【００４５】
ステップＡ１６では、例えば図３の時刻ｔ９に示すように「投影データ収集」を終了する。
【００４６】
図４は、上記データ収集処理により収集された投影データの一例を模式的に示す図である。図４の上段は、直線移動開始時刻および直線移動終了時刻におけるＸ線管２１およびＸ線検出器２４を模式的に表したものであり、図４の下段は、収集された全ビューの投影データＰＤの一例を模式的に表したものである。図４の下段において、横軸はｚ方向の位置Ｚ、縦軸はビュー番号（時刻に比例する）Ｖｉｅｗを表している。投影データは、ビュー番号毎に、データ収集系４１のテーブル１２に対する基準位置ＴＬを中心に検出器幅（スキャン幅）Ｗ分、すなわち複数検出器列分が収集される。なお、ここでは、データ収集系４１の基準位置ＴＬは、Ｘ線管２１のＸ線焦点ＦとＸ線検出器２４の中心とを結ぶ直線とデータ収集系４１の回転軸Ｉｃとの交点の位置である。
【００４７】
図５は、画像再構成処理を示すフロー図である。
【００４８】
ステップＢ１では、画像再構成するＣＴ画像のフェーズ（phase）Ｐｉを指定する。ここでフェーズＰｉは、ヘリカルスキャンを連続的に行うときのフェーズあるいはパス（pass）を意味しており、１回目の往路をフェーズＰ１、１回目の復路をフェーズＰ２、２回目の往路をフェーズＰ３、２回目の復路をフェーズＰ４・・・となるように定義する。ステップＢ１では、例えば、このステップＢ１が実行される毎に、フェーズを１つずつ時系列順に指定する。なお、ユーザが１または複数の任意のフェーズあるいはフェーズの範囲を設定し、その中でフェーズを順次指定するようにしてもよい。
【００４９】
ステップＢ２では、画像再構成するＣＴ画像のスライス(slice)位置Ｚｊを指定する。例えば、直線移動開始点Ｚｓ側のイメージ(image)拡張領域Ｒｓ、直線移動範囲Ｒｍ、および直線移動終了点Ｚｆ側のイメージ拡張領域Ｒｆの全領域をスライス位置設定領域とする。そして、このステップＢ２が実行される毎に、上記のスライス位置設定領域において端からｚ方向に所定のスライス間隔でスライス位置を順次指定する。なお、ユーザが１または複数の任意のスライス位置あるいはスライス範囲を設定し、その中で順次指定するようにしてもよい。
【００５０】
ステップＢ３では、フェーズＰｉにおけるスライス位置ＺｊのＣＴ画像を画像再構成するのに用いる投影データＰＤpi,zjのビュー範囲を、例えば次の方法により設定する。
【００５１】
図６は、再構成用ビュー範囲設定処理を示すフロー図である。
【００５２】
ステップＢ３１では、画像再構成するＣＴ画像の再構成面の位置に対応する基準ビューＣＶpi,zjを特定する。基準ビューＣＶpi,zjは、データ収集系４１の基準位置ＴＬが、フェーズＰｉにおけるスライス位置Ｚｊと一致する時刻に収集された投影データのビューである。
【００５３】
ステップＢ３２では、ステップＢ３１にて特定された基準ビューＣＶpi,zjの両側に、所定の同じビュー角度Ｆ／２分（＝ビュー角度Ｆ分の半分）のビュー範囲を特定し、基準ビューＣＶpi,zjとその特定された両側のビュー範囲とからなるビュー範囲を、再構成用のビュー範囲ＶＲpi,zjとして仮決定する。なおビュー範囲ＶＲpi,zjは、ビュー番号Ｖｉｅｗが小さい方の第１のビューβ１pi,zjとビュー番号Ｖｉｅｗが大きい方の第２のビューβ２pi,zjとを両端とする範囲として規定する。ビュー角度Ｆは、例えば、π、π＋Ｘ線ビームのファン角、２π、２π＋Ｘ線ビームのファン角とすることができる。すなわち、ビュー角度Ｆ／２は、例えば、π／２、π／２＋Ｘ線ビームのファン角の半分、π、π＋Ｘ線ビームのファン角の半分とすることができる。ここでは、ビュー角度Ｆ／２をπとする。
【００５４】
ステップＢ３３では、基準ビューＣＶpi,zjから第１のビューβ１pi,zjまでの第１の範囲ＶＲ１pi,zjに対応するビューの投影データが収集される間にデータ収集系４１がｚ方向に相対直線移動した距離である第１の距離Ｋ１pi,zjを算出する。また、基準ビューＣＶpi,zjから第２のビューβ２pi,zjまでの第２の範囲ＶＲ２pi,zjに対応するビューの投影データが収集される間にデータ収集系４１がｚ方向に相対直線移動した距離である第２の距離Ｋ２pi,zjを算出する。
【００５５】
ステップＢ３４では、第１の距離Ｋ１pi,zjと第２の距離Ｋ２pi,zjとが等しいか否かを判定する。ここで、判定条件が成立しない場合には、ステップＢ３５に進み、判定条件が成立する場合には、ステップＢ３９に進む。
【００５６】
ステップＢ３９では、現時点の再構成用のビュー範囲ＶＲpi,zjを確定して、再構成用ビュー範囲設定処理を終了する。
【００５７】
ステップＢ３５では、第１の距離Ｋ１pi,zjと第２の距離Ｋ２pi,zjとの大小関係を特定し、シフト(shift)対象ビューを決定する。第１の距離Ｋ１pi,zjが相対的に小さい場合には、第１のビューβ１pi,zjをシフト対象ビューとし、第２の距離Ｋ２pi,zjが相対的に小さい場合には、第２のビューβ２pi,zjをシフト対象ビューとする。
【００５８】
ステップＢ３６では、シフト対象ビューを再構成用のビュー範囲ＶＲpi,zjが大きくなる方向へ微小ビューΔβ分シフトして更新する。例えばΔβ＝１ビューとする。
【００５９】
ステップＢ３７では、基準ビューＣＶpi,zjからシフト対象ビューまでの範囲に対応する距離である第１の距離Ｋ１pi,zjまたは第２の距離Ｋ２pi,zjを再度算出する。
【００６０】
ステップＢ３８では、第１の距離Ｋ１pi,zjと第２の距離Ｋ２pi,zjとは等しいか否かを判定する。判定条件が成立する場合にはステップＢ３９に進み、判定条件が成立しない場合には、ステップＢ３６に進む。
【００６１】
ここで、再構成用ビュー範囲設定処理の具体例について説明する。
【００６２】
第１の具体例を説明する。この例では、画像再構成するＣＴ画像のフェーズを第１フェーズＰ１、スライス位置を直線移動範囲Ｒｍ中央付近の位置Ｚ６とする。
【００６３】
図７は、再構成用ビュー範囲設定処理の第２の具体例を説明するための図である。図７の下段は、図４におけるフェーズＰ１，直線移動範囲Ｒｍ中央付近におけるビューＶｉｅｗとデータ収集系４１のｚ方向の基準位置ＴＬとの対応関係を示しており、図７の上段は、基準位置ＴＬが所定の各位置にあるときのデータ収集系４１の状態例を模式的に示している。
【００６４】
ステップＢ３１において、例えば図７に示すように、データ収集系４１の基準位置ＴＬが位置Ｚ６と一致するビューを基準ビューＣＶp1,z6として特定する。
【００６５】
ステップＢ３２において、例えば図７に示すように、基準ビューＣＶp1,z6からビュー角度Ｆ／２分だけビュー番号が小さいビューを第１のビューβ１p1,z6とし、基準ビューＣＶp1,z6からビュー角度Ｆ／２分だけビュー番号が大きいビューを第２のビューβ２p1,z6とする。これにより、第１のビューβ１p1,z6から第２のビューβ２p1,z6までの範囲を再構成用のビュー範囲ＶＲp1,z6として仮決定する。
【００６６】
ステップＢ３３において、基準ビューＣＶp1,z6から第１のビューβ１p1,z6までの第１の範囲ＶＲ１p1,z6に対応する第１の距離Ｋ１p1,z6を算出し、基準ビューＣＶp1,z6から第２のビューβ２p1,z6までの第２の範囲ＶＲ２p1,z6に対応する第２の距離Ｋ２p1,z6を算出する。
【００６７】
第１のビューβ１p1,z6の投影データが収集される時刻におけるデータ収集系４１の基準位置ＴＬは、例えば図７の位置Ｚ５になり、第２のビューβ２p1,z6の投影データが収集される時刻におけるデータ収集系４１の基準位置ＴＬは、例えば図７の位置Ｚ７になる。したがって、第１の距離Ｋ１p1,z6は、位置Ｚ６と位置Ｚ５との間の距離になり、第２の距離Ｋ２p1,z6は、位置Ｚ６と位置Ｚ７との間の距離になる。
【００６８】
データ収集系４１の基準位置ＴＬが直線移動範囲Ｒｍ中央付近に位置するときは、データ収集系４１の相対直線移動の速度が一定の状態、すなわちヘリカルピッチが一定の状態で投影データが収集される。よって、ここでは、図７に示すように、第１の距離Ｋ１p1,z6＝第２の距離Ｋ２p1,z6＝ΔＺ１となる。
【００６９】
ステップＢ３４において、第１の距離Ｋ１p1,z6と第２の距離Ｋ２p1,z6とが等しいか否かを判定する。ここでは上述の通り判定条件が成立するので、ステップＢ３９に進む。
【００７０】
ステップＢ３９において、仮決定した再構成用のビュー範囲ＶＲp1,z6をこのまま確定して再構成用ビュー範囲設定処理を終了する。
【００７１】
第１の具体例の場合、データ収集系４１の基準位置ＴＬが位置Ｚ５のときに再構成面ＲＰを通る最も外寄りのＸ線ビームＸｂ５と、データ収集系４１の基準位置ＴＬが位置Ｚ７のときに再構成面ＲＰを通る最も外寄りのＸ線ビームＸｂ７とは、図７に示すように、ｚ方向に対して再構成面ＲＰを基準に対称となる。このことから分かるように、ヘリカルピッチが一定の状況では、基準ビューの両側に所定の同じビュー角度分のビュー範囲を割り当てて再構成用のビュー範囲を設定しても、ＣＴ画像を再構成する際に、再構成面ＲＰを通るＸ線ビームによる投影データが、空間的に見てｚ方向における再構成面ＲＰの両側で均等に使用され、一方側だけに未使用の有用な投影データが残るということがない。
【００７２】
次に、第２の具体例を説明する。この例では、画像再構成するＣＴ画像のフェーズを第１フェーズＰ１、スライス位置を直線移動開始点Ｚｓ付近の位置Ｚ３とする。
【００７３】
図８は、再構成用ビュー範囲設定処理の第２の具体例を説明するための図である。図８の下段は、図４におけるフェーズＰ１，直線移動開始点Ｚｓ付近におけるビューＶｉｅｗとデータ収集系４１のｚ方向の基準位置ＴＬとの対応関係を示しており、図８の上段は、基準位置ＴＬが所定の各位置にあるときのデータ収集系４１の状態例を模式的に示している。
【００７４】
ステップＢ３１において、例えば図８に示すように、データ収集系４１の基準位置ＴＬが位置Ｚ３と一致するビューを基準ビューＣＶp1,z3として特定する。
【００７５】
ステップＢ３２において、例えば図８に示すように、基準ビューＣＶp1,z3からビュー角度Ｆ／２分だけビュー番号が小さいビューを第１のビューβ１p1,z3とし、基準ビューＣＶp1,z3からビュー角度Ｆ／２分だけビュー番号が大きいビューを第２のビューβ２p1,z3とする。これにより、第１のビューβ１p1,z3から第２のビューβ２p1,z3までの範囲を再構成用のビュー範囲ＶＲp1,z3として仮決定する。
【００７６】
ステップＢ３３において、基準ビューＣＶp1,z3から第１のビューβ１p1,z3までの第１の範囲ＶＲ１p1,z3に対応する第１の距離Ｋ１p1,z3を算出し、基準ビューＣＶp1,z3から第２のビューβ２p1,z3までの第２の範囲ＶＲ２p1,z3に対応する第２の距離Ｋ２p1,z3を算出する。
【００７７】
第１のビューβ１p1,z3の投影データが収集される時刻におけるデータ収集系４１の基準位置ＴＬは、例えば図８の位置Ｚ２になり、第２のビューβ２p1,z3の投影データが収集される時刻におけるデータ収集系４１の基準位置ＴＬは、例えば図８の位置Ｚ４になる。したがって、第１の距離Ｋ１p1,z3は、位置Ｚ２と位置Ｚ３との間の距離になり、第２の距離Ｋ２p1,z3は、位置Ｚ３と位置Ｚ４との間の距離になる。
【００７８】
データ収集系４１の基準位置ＴＬが直線移動開始点Ｚｓ付近に位置するときは、データ収集系４１の相対直線移動の速度が変化している状態、すなわちヘリカルピッチが変化している状態で投影データが収集される。よって、ここでは、図８に示すように、第１の距離Ｋ１p1,z3＝ΔＺ２、第２の距離Ｋ２p1,z3＝ΔＺ１（ΔＺ２＜ΔＺ１）となる。
【００７９】
ステップＢ３４において、第１の距離Ｋ１p1,z3と第２の距離Ｋ２p1,z3とが等しいか否かを判定する。ここでは上記の通り判定条件が成立しないので、ステップ３５に進む。
【００８０】
ステップＢ３５において、第１の距離Ｋ１p1,z3と第２の距離Ｋ２p1,z3との大小関係を特定し、シフト対象ビューを決定する。ここでは、上述の通り、第１の距離Ｋ１p1,z3（＝ΔＺ２）＜第２の距離Ｋ２p1,z3（＝ΔＺ１）と特定され、第１の距離Ｋ１p1,z3が相対的に小さいので、第１のビューβ１p1,z3をシフト対象ビューとする。
【００８１】
ステップＢ３６において、シフト対象ビューである第１のビューβ１p1,z3を、ビュー範囲ＶＲp1,z3が大きくなる方向、すなわちビュー番号が小さくなる方向へΔβシフトして第１のビューβ１p1,z3を更新する。
【００８２】
ステップＢ３７において、基準ビューＣＶp１,z3から更新後の第１のビューβ１p1,z3までの第１の範囲ＶＲ１p1,z3に対応する距離である第１の距離Ｋ１p1,z3を再度算出する。
【００８３】
ステップＢ３８では、第１の距離Ｋ１p1,z3と第２の距離Ｋ２p1,z3とが等しいか否かを判定する。判定条件が成立する場合にはステップＢ３９に進み、判定条件が成立しない場合には、ステップＢ３６に進む。
【００８４】
本具体例では、第１の距離Ｋ１p1,z3が第２の距離Ｋ２p1,z3とが等しくなるまで、すなわち第１の距離Ｋ１p1,z3がΔＺ２からΔＺ１になるまで、ステップＢ３６〜Ｂ３８を繰り返し実行する。その結果、第１のビューβ１p1,z3は、データ収集系４１の基準位置ＴＬが、位置Ｚ２との距離がΔＺ１である位置Ｚ１に一致する時刻のビューであるβ１′p1,z3までシフトする。
【００８５】
その後、ステップＢ３９において、この時点、すなわち第１の範囲がＶＲ１′p1,z3となった時点の再構成用のビュー範囲ＶＲ′p1,z3を確定して処理を終了する。
【００８６】
第２の具体例の場合、データ収集系４１の基準位置ＴＬが位置Ｚ２のときに再構成面ＲＰを通る最も外寄りのＸ線ビームＸｂ２と、データ収集系４１の基準位置ＴＬが位置Ｚ４のときに再構成面ＲＰを通る最も外寄りのＸ線ビームＸｂ４とは、図８に示すように、ｚ方向に対して再構成面ＲＰを基準に非対称となる。このことから分かるように、ヘリカルピッチが変化する状況では、基準ビューの両側に所定の同じビュー角度分のビュー範囲を割り当てて再構成用のビュー範囲を設定しただけだと、ＣＴ画像を再構成する際に、再構成面ＲＰを通るＸ線ビームによる投影データが、空間的に見てｚ方向における再構成面ＲＰの両側で不均等に使用され、一方側だけに未使用の有用な投影データが残るということがある。
【００８７】
一方、データ収集系４１の基準位置ＴＬが位置Ｚ１のときに再構成面ＲＰを通る最も外寄りのＸ線ビームＸｂ１と、データ収集系４１の基準位置ＴＬが位置Ｚ４のときに再構成面ＲＰを通る最も外寄りのＸ線ビームＸｂ４とが、図８に示すように、ｚ方向に対して再構成面ＲＰを基準に対称となる。したがって、本実施形態にかかる再構成用ビュー範囲設定処理を実行して再構成用のビュー範囲を設定した場合では、ＣＴ画像を再構成する際に、再構成面ＲＰを通るＸ線ビームによる投影データが、空間的に見てｚ方向における再構成面ＲＰの両側で均等に使用され、一方の側だけに未使用の有用な投影データが残るということがない。
【００８８】
図５に戻って、ステップＢ４では、再構成面ＲＰ上の全画素の中から１つの画素Ｐを指定する。なお、このステップＢ４を２回目以降に実行するときは、それまでに指定していない画素を指定する。
【００８９】
ステップＢ５では、再構成用のビュー範囲ＶＲ１pi,zjの投影データのうち、スライス位置Ｚｊに対応する再構成面を貫くパスを通るＸ線ビームによる投影データを抽出する。そして、抽出された投影データをフィルタード・バックプロジェクション（filtered back-projection）処理等することにより、指定された画素の画素データを再構成する。例えば、次式に従って画素データを再構成する。
【数１】
2010155019.tif 000003
この式において、ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）は再構成面ＲＰ上の画素Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）の画素データ、ｓ（α，β，γ）は再構成面ＲＰ上の画素Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を通るＸ線ビームによる投影データ、ｇ（γ）は再構成関数、×を○で囲んだ記号はコンボリューション(convolution)演算子、αはＸ線焦点とＸ線検出器のスライス方向の中央線とを通る面からのコーン(cone)角、βはＸ線焦点のビュー角度位置、γはファンビーム中心線からのチャネル方向の角度、ＲはＸ線焦点から回転中心軸Ｉcまでの距離、Ｚは画素Ｐのｚ座標に依存する所定の値、ω3d（α，β，γ）は投影データｓ（α，β，γ）に乗算する、コーン角を考慮した３次元の加重係数である。従来のハーフリコン(half reconstruction)ではβmax−βmin＝π＋ファン角、従来のフルリコン(full reconstruction)ではβmax−βmin＝２πとなる。ここでは、βmin＝第１のビューβ１pi,zj、βmax＝第２のビューβ２pi,zjとなる。
【００９０】
なお、この式は、コーンビーム・フィルタード・バックプロジェクション（Cone
Beam FBP）の画像再構成アルゴリズム(algorithm)に相当する式であるが、２次元フィルタード・バックプロジェクション（2D FBP）画像再構成アルゴリズムに相当する式を用いることもできる。
【００９１】
ステップＢ６では、予定している画素の画素データ再構成が終了したかを判定し、終了していなければステップＢ４に進み、終了していればフェーズＰｉにおけるスライス位置ＺｊのＣＴ画像の画像再構成が完了し、ステップＢ１３に進む。
【００９２】
ステップＢ７では、予定しているスライス位置についてＣＴ画像の画像再構成が終了したかを判定し、終了していない場合にはステップＢ２に進み、終了している場合にはステップＢ８に進む。
【００９３】
ステップＢ８では、予定しているフェーズについてＣＴ画像の画像再構成が終了したかを判定し、終了していない場合にはステップＢ１に進み、終了している場合には画像再構成処理を終了する。
【００９４】
このように、本実施形態によるＸ線ＣＴ装置１００によれば、データ収集系の基準位置とＣＴ画像の再構成面の位置とが一致する時刻に対応する基準ビューに隣接する両側のビュー範囲のうち、データ収集系の相対直線移動の速度が速い側のビュー範囲よりも遅い側のビュー範囲の方が、大きいビュー範囲となるように、基準ビューとその両側のビュー範囲からなるビュー範囲を、ＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲として設定するので、従来のように基準ビューとその両側の所定の同じビュー角度分のビュー範囲とからなるビュー範囲をＣＴ画像の再構成に用いるビュー範囲として設定した場合には利用されない、さらにその外側の有用なビューの投影データを有効利用して、再構成に用いる投影データのノイズ(noise)成分を低減することができ、可変ピッチヘリカルスキャンにより得られるＣＴ画像の画質をより向上させることができる。
【００９５】
また、本実施形態では、再構成用のビュー範囲として、基準ビューに隣接する両側に、データ収集系の相対直線移動の距離が同じであるビュー範囲を設定しているので、その両側のビュー範囲が担持する空間的な長さが互いに等しくなり、空間的情報がｚ方向においてバランスの取れたＣＴ画像を再構成することができる。
【００９６】
なお、本実施形態では、基準ビューに隣接する両側のビュー範囲における相対直線移動の速度の大小関係を特定するために、そのビュー範囲の投影データを収集するための、相対直線移動の距離の大小関係を特定しているが、その両側のビュー範囲における相対直線移動の速度に関する他の情報を基に特定してもよい。
【００９７】
また、本実施形態では、基準ビューに隣接する両側のビュー範囲における相対直線移動の速度の大小関係を特定し、その特定された大小関係を基に両側のビュー範囲の大きさを調整しているが、この大小関係を特定せずに、別の情報を基にしてその両側のビュー範囲の大きさを調整してもよい。例えば、データ収集系の相対直線移動範囲における各位置での移動速度が予め分かっている場合には、再構成するＣＴ画像のスライスの位置と、再構成用のビュー範囲として設定すべきビュー範囲とが一意的に決まる。そこで、事前にその対応関係を決めるテーブルや計算式等を用意しておき、再構成するＣＴ画像のスライスの位置を基に、そのテーブルを参照して、あるいは計算式を用いて、再構成用のビュー範囲を設定してもよい。
【００９８】
なお、基準ビューとその両側のビュー範囲とからなるビュー範囲を再構成用のビュー範囲として設定する際に、再構成用のビュー範囲全体をビュー角度Ｆ分とし、基準ビューに隣接する両側のビュー範囲を、データ収集系４１の相対直線移動の距離が互いに同じになるビュー範囲としてもよい。例えば、基準ビューに隣接する両側のビュー範囲を、それぞれに対応するデータ収集系の相対直線移動の距離を１対１に保ちながら、基準ビューとその両側のビュー範囲とからなるビュー範囲全体がビュー角度Ｆ分のビュー範囲となるまで大きくする。その結果得られた基準ビューとその両側のビュー範囲とからなるビュー範囲を再構成用のビュー範囲として設定する。この場合には、ＣＴ画像の再構成面への入射角度が比較的小さいＸ線ビームによる投影データを用いてそのＣＴ画像を再構成することができるので、ＣＴ画像の画質を向上させることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１００  Ｘ線ＣＴ装置
１  操作コンソール
２  入力装置
３  中央処理装置
５  データ収集バッファ
６  モニタ
７  記憶装置
１０  寝台装置
１２  テーブル
１５  回転部
２０  走査ガントリ
２０ａ  本体部
２１  Ｘ線管
２２  Ｘ線コントローラ
２３  コリメータ
２４  Ｘ線検出器
２５  ＤＡＳ
２６  回転部コントローラ
２９  制御コントローラ
３０  スリップリング
４０  撮像対象
４１  データ収集系
Ｂ  開口部
【図１】
2010155019.tif 000004
【図２】
2010155019.tif 000005
【図３】
2010155019.tif 000006
【図４】
2010155019.tif 000007
【図５】
2010155019.tif 000008
【図６】
2010155019.tif 000009
【図７】
2010155019.tif 000010
【図８】
2010155019.tif 000011