(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の心臓及び肺野を有する胸部を含む撮影空間に対し、放射線により、心臓及び肺野を含むスキャン領域を、当該スキャン領域に隣接し心臓を含まず肺野を含む他のスキャン領域よりも小さいヘリカルピッチのヘリカルスキャンを行って得られた投影データに基づいて、前記心臓及び肺野を含むスキャン領域および前記他のスキャン領域における断層画像を、３６０°分の複数ビューの投影データを用いた心電非同期再構成法により再構成する心電非同期再構成手段と、
前記投影データに基づいて、前記心臓及び肺野を含むスキャン領域の断層画像を心電同期再構成法により再構成する心電同期再構成手段と、
前記心電同期再構成手段により再構成された前記心臓及び肺野を含むスキャン領域の断層画像の一部である心臓領域を表す画像と、前記心電非同期再構成手段により再構成された前記心臓及び肺野を含むスキャン領域の断層画像の前記心臓領域以外の領域からなる非心臓領域を表す画像とが合成された胸部画像を表示する表示手段とを備える画像処理装置。
【請求項２】
前記心電非同期再構成手段は、前記撮影空間のうち前記心臓及び肺野を含むスキャン領域のスライスに対応する第１の断層画像を再構成し、
前記心電同期再構成手段は、前記スライスに対応する第２の断層画像を再構成し、
前記第１の断層画像と前記第２の断層画像とを合成して、前記スライスに対応する断層合成画像を生成する画像合成手段であって、前記断層合成画像における非心臓領域が前記第１の断層画像における非心臓領域の画像となり、前記断層合成画像における心臓領域が前記第２の断層画像における心臓領域の画像となるように前記第１の断層画像と前記第２の断層画像を合成して、当該前記スライスに対応する断層合成画像を生成する画像合成手段をさらに備え、
前記表示手段は、前記画像合成手段により生成された断層合成画像に基づいて前記胸部画像を表示する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記表示手段は、前記断層合成画像を前記胸部画像として表示する請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記画像合成手段は、前記撮影空間のうち前記心臓及び肺野を含むスキャン領域の複数スライスに対応する複数の断層合成画像を生成し、
前記表示手段は、前記複数の断層合成画像によって構成される３次元画像を所定の方向に投影してなる投影画像を、前記胸部画像の少なくとも一部として表示する請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記心臓領域は、前記胸部のうち前記心臓と該心臓の近傍とにより構成される領域である請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記画像合成手段は、前記第１の断層画像と前記第２の断層画像との間において、互いに対応する画素の組合せ毎に、画素同士の値を前記心臓領域の境界から該画素までの距離に応じて決められた割合で重み付けして加算することにより合成する請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記心電非同期再構成手段は、前記投影データに基づいて同一スライスに対応し前記心臓の心位相がそれぞれ異なる複数の断層画像を再構成し、
該複数の断層画像における輝度の変化に基づいて前記心臓領域を特定する心臓領域特定手段をさらに備える請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記心電非同期再構成手段は、操作者により指定された領域に基づいて前記心臓領域を特定する心臓領域特定手段をさらに備える請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
被検体の心臓及び肺野を有する胸部を含む撮影空間に対し、放射線により、心臓及び肺野を含むスキャン領域を、当該スキャン領域に隣接し心臓を含まず肺野を含む他のスキャン領域よりも小さいヘリカルピッチのヘリカルスキャンを行って投影データを収集するスキャン手段と、
前記収集された、前記心臓及び肺野を含むスキャン領域および前記他のスキャン領域における断層画像を、３６０°分の複数ビューの投影データを用いた心電非同期再構成法により再構成する心電非同期再構成手段と、
前記投影データに基づいて、前記心臓及び肺野を含むスキャン領域の断層画像を心電同期再構成法により再構成する心電同期再構成手段と、
前記心電同期再構成手段により再構成された前記心臓及び肺野を含むスキャン領域の断層画像の一部である心臓領域を表す画像と、前記心電非同期再構成手段により再構成された前記心臓及び肺野を含むスキャン領域の断層画像の前記心臓領域以外の領域からなる非心臓領域を表す画像とが合成された胸部合成画像を表示する表示手段とを備える放射線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置および放射線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、詳しくは、被検体の胸部の放射線ＣＴ画像を生成する画像処理装置および放射線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線ＣＴ装置を用いて被検体の胸部の断層画像（ＣＴ画像）を生成する場合、目的に応じて断層画像の再構成法を変えることが多い。例えば、冠状動脈等を含む心臓領域を観察対象とする場合には、心電同期再構成法が利用され、肺野等を含む非心臓領域を観察対象とする場合には、心電非同期再構成法が利用される。
【０００３】
心電同期再構成法は、被検体の心臓が特定の心位相期にあるときに収集された投影データのみを用いて再構成する方法である。
【０００４】
心電同期再構成法によれば、断層画像を再構成する際に、心臓の動きが少ない心位相期の投影データのみを用いることができ、心臓の動きによる画像の歪み、いわゆるモーションアーチファクト（motion artifact）が抑制された断層画像を再構成することができる。このようなことから、心電同期再構成法は、心臓領域を観察対象とする場合に適している。
【０００５】
なお、心電同期再構成法としては、例えば、プロスペクティブＥＣＧトリガ（prospective Electrocardiogram trigger）法やレトロスペクティブＥＣＧゲート（retrospective Electrocardiogram gate）法等がある。前者は、被検体に装着された心電計から得られる心電情報に基づいて、所望の心位相（心時相）に同期して放射線を曝射し、再構成処理する方法である。後者は、被検体に心電計を装着し、被検体に放射線を連続曝射して投影データ（data）と心電情報とを同時に収集し、ＣＴ撮影終了後に所望の同じ心位相の投影データを抽出して再構成処理する方法である（特許文献１等参照）。
【０００６】
一方、心電非同期再構成法は、心臓の心位相に関係なく、断層画像を再構成するのに必要な投影データを抽出して再構成する方法である。
【０００７】
心電非同期再構成法によれば、スライス（slice）方向（被検体の体軸方向）に連続する複数の断層画像を再構成する際に、スライス方向の不連続部分が縞状に現れる、いわゆるバンディングアーチファクト（banding artifact）を抑えることができる。これは、心電非同期再構成法では、再構成に用いる投影データの収集時期に制約がないため、スライス方向に隣接する断層画像において、収集時期が略連続である投影データを用いて再構成することができるためである。また、心電非同期再構成法では、再構成に３６０°分のビュー（view）方向の投影データを必要とする、いわゆるフルリコン（full recon.）が採用できるため、再構成された画像のノイズ（noise）は少ない。このようなことから、心電非同期再構成法は、非心臓領域を観察対象とする場合に適している。
【特許文献１】特開２００７−０００４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
心電同期再構成法では、フルリコンではなく、１８０°＋α（Ｘ線ビーム（beam）のファン（fan）角）分のビュー方向の投影データで再構成可能な、いわゆるハーフリコン（half recon.）を用いることが多い。心電同期再構成法では、モーションアーチファクトを極力抑えるために、上記「特定の心位相期」として許容できる投影データの収集時期は、１心拍のうち僅かな時間に限定される。したがって、１断層画像の再構成に必要な投影データを用意するために撮影時間が長くなる傾向にあり、また、ヘリカルスキャン（helical scan）によるレトロスペクティブＥＣＧゲート法の場合には、被検体への被曝の増大も懸念される。このような理由から、心電同期再構成法では、より少ない投影データで再構成することが可能なハーフリコンが主に用いられる。そのため、心電同期再構成法により再構成された画像では、心電非同期再構成法によるものと比較して、画像のノイズが多くなる傾向にある。
【０００９】
また、心電同期再構成法では、特定の心位相期に収集された投影データのみを用いて画像再構成する。したがって、心電同期再構成法により、スライス方向に連続する複数の断層画像を再構成する場合には、再構成に用いられた投影データの収集時期が不連続である断層画像もしくは断層画像群が、スライス方向に複数連なって生成されることになる。すなわち、連続する複数スライスの断層画像において、投影データの収集時期の不連続性に起因した、被検体の体軸方向に不連続な境界を有することになる。そのため、心電同期再構成法では、スライス方向に連続する複数の断層画像により構成される３次元画像を被検体の体軸に垂直な方向へ投影して得られる画像においてバンディングアーチファクトが発生する。
【００１０】
このように、心電同期再構成法は、モーションアーチファクトを抑えることができる反面、ノイズやバンディングアーチファクトにより、生成された画像の画質を低下させる面も有している。
【００１１】
ところで、被検体の胸部を観察する際に、心臓領域と非心臓領域の両方を観察したい場合がある。このような場合には、いずれかの再構成法により得られた胸部の画像だけで対応することも考えられるが、心電同期再構成法による胸部の画像では、非心臓領域においてバンディングアーチファクトが観察の障害になり、また、心電非同期再構成法による胸部の画像では、心臓領域においてモーションアーチファクトが観察の障害になる。
【００１２】
そこで、例えば、再構成法が異なる上記２種類の胸部の画像を用意し、これらの画像を表示面上で切り換えて表示させたり、同一表示面上に並べて表示させたりして読影することが考えられる。
【００１３】
しかしながら、再構成法が異なる２種類の胸部の画像を表示面上で切り換えて表示させる場合には、この切換え操作が煩雑であり、また、観察対象を心臓領域と非心臓領域との間でスムーズ（smooth）に移行することが難しい。
【００１４】
また、再構成法が異なる２種類の胸部の画像を同一表示面上に並べて表示させる場合には、観察対象を心臓領域と非心臓領域とで切り換えるときに視線を大きくずらす必要があり、また、１つの画像サイズ（size）が小さくなるため画像の分解能が低下し読影し難い。
【００１５】
このように、読影者は、心臓領域と非心臓領域の両方を快適に観察することが難しい状況にある。
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑み、心臓領域と非心臓領域の両方を快適に観察することが可能な画像処理装置および放射線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】
【００１７】
第１の観点では、本発明は、被検体の心臓を有する胸部を含む撮影空間を放射線によりスキャン（scan）して得られた投影データに基づいて、前記撮影空間の断層画像を心電非同期再構成法により再構成する心電非同期再構成手段と、前記投影データに基づいて、前記撮影空間のうち少なくとも前記心臓を含む部分の断層画像を心電同期再構成法により再構成する心電同期再構成手段と、前記心電非同期再構成手段により再構成された断層画像に基づく、非心臓領域を表す画像と、前記心電同期再構成手段により再構成された断層画像に基づく、前記心臓を含む心臓領域を表す画像とを含む胸部画像を表示する表示手段とを備える画像処理装置を提供する。
【００１８】
第２の観点では、本発明は、前記心電非同期再構成手段が、前記撮影空間のうち前記心臓を含むスライスに対応する第１の断層画像を再構成し、前記心電同期再構成手段が、前記スライスに対応する第２の断層画像を再構成し、非心臓領域が前記第１の断層画像における非心臓領域の画像となり、心臓領域が前記第２の断層画像における心臓領域の画像となるよう、前記第１の断層画像と前記第２の断層画像とを合成して、前記スライスに対応する断層合成画像を生成する画像合成手段をさらに備え、前記表示手段が、前記画像合成手段により生成された断層合成画像に基づいて前記胸部画像を表示する上記第１の観点の画像処理装置を提供する。
【００１９】
第３の観点では、本発明は、前記表示手段が、前記断層合成画像を前記胸部画像として表示する上記第２の観点の画像処理装置を提供する。
【００２０】
第４の観点では、本発明は、前記画像合成手段が、前記撮影空間のうち前記心臓を含む複数スライスに対応する複数の断層合成画像を生成し、前記表示手段が、前記複数の断層合成画像によって構成される３次元画像を所定の方向に投影してなる投影画像を、前記胸部画像の少なくとも一部として表示する上記第２の観点の画像処理装置を提供する。
【００２１】
第５の観点では、本発明は、前記心臓領域が、前記胸部のうち前記心臓と該心臓の近傍とにより構成される領域である上記第２の観点から第４の観点のいずれか１つの観点の画像処理装置を提供する。
【００２２】
第６の観点では、本発明は、前記画像合成手段が、前記画像合成手段は、前記第１の断層画像と前記第２の断層画像との間において、互いに対応する画素の組合せ毎に、画素同士の値を前記心臓領域の境界から該画素までの距離に応じて決められた割合で重み付けして加算することにより合成する上記第２の観点から第５の観点のいずれか１つの観点の画像処理装置を提供する。
【００２３】
第７の観点では、本発明は、前記心電非同期再構成手段が、前記投影データに基づいて同一スライスに対応し前記心臓の心位相がそれぞれ異なる複数の断層画像を再構成し、該複数の断層画像における輝度の変化に基づいて前記心臓領域を特定する心臓領域特定手段をさらに備える上記第２の観点から第６の観点のいずれか１つの観点の画像処理装置を提供する。
【００２４】
第８の観点では、本発明は、前記心電非同期再構成手段が、操作者により指定された領域に基づいて前記心臓領域を特定する心臓領域特定手段をさらに備える上記第２の観点から第６の観点のいずれか１つの観点の画像処理装置を提供する。
【００２５】
第９の観点では、本発明は、被検体の心臓を有する胸部を含む撮影空間を放射線によりスキャンして投影データを収集するスキャン手段と、前記収集された投影データに基づいて、前記撮影空間の断層画像を心電非同期再構成法により再構成する心電非同期再構成手段と、前記投影データに基づいて、前記撮影空間のうち少なくとも前記心臓を含む部分の断層画像を心電同期再構成法により再構成する心電同期再構成手段と、前記心電非同期再構成手段により再構成された断層画像に基づく、非心臓領域を表す画像と、前記心電同期再構成手段により再構成された断層画像に基づく、前記心臓を含む心臓領域を表す画像とを含む胸部合成画像を表示する表示手段とを備える放射線ＣＴ装置を提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、表示手段が、心電同期再構成手段により再構成された断層画像に基づく心臓領域の画像と、心電非同期再構成手段により再構成された断層画像に基づく非心臓領域の画像とを含む胸部画像を表示するので、心臓領域には心臓の拍動による歪が低減された心臓領域の画像を、非心臓領域には、再構成に用いる投影データの時間的な不連続性に起因するアーチファクトが低減された画像を、同一表示面上に一体的に表示することができ、心臓領域と非心臓領域の両方を快適に観察することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態であるＸ線ＣＴ装置（放射線ＣＴ装置）１の全体構成を示すブロック（block）図である。
【００２８】
Ｘ線ＣＴ装置１は、いわゆるヘリカルスキャンにより複数のビュー方向からの被検体９の投影データを収集し、当該投影データに基づいて画像再構成を行うＣＴ装置として構成されている。なお、本発明はノン・ヘリカルスキャン（non-helical scan）のＸ線ＣＴ装置にも適用可能である。
【００２９】
Ｘ線ＣＴ装置１は、走査ガントリ（gantry）（スキャン手段）２と、操作コンソール（console）（画像表示装置）３と、撮影テーブル（table）４と、心電計５とを備えている。
【００３０】
走査ガントリ２は、Ｘ線を照射するＸ線管２０と、Ｘ線管２０から照射されたＸ線を整形するコリメータ（collimator）２２と、Ｘ線管２０から照射されたＸ線を検出し、検出したＸ線量に応じた電気信号を出力するＸ線検出器２３と、Ｘ線検出器２３の出力した電気信号に基づいて投影データを収集するデータ収集部２４と、Ｘ線管２０を駆動制御するＸ線管コントローラ（controller）２５と、コリメータ２２を駆動制御するコリメータコントローラ２６とを備えている。
【００３１】
また、走査ガントリ２は、Ｘ線管２０およびＸ線検出器２３が配置され、これらと一体的に回転する回転部２７と、回転部２７を駆動制御する回転コントローラ２８とを備えている。走査ガントリ２は、被検体が搬入される空洞部であるボア（bore）２９を備え、Ｘ線管２０とＸ線検出器２３とがそのボア２９を挟んで対向配置されている。
【００３２】
操作コンソール３は、操作者の入力操作に応じた信号を出力する入力装置３１と、入力装置３１や走査ガントリ２等の各種装置からの信号に基づいて、データ収集部２４の収集した投影データに基づく画像再構成処理等の各種処理を実行する中央処理装置３０と、中央処理装置３０により再構成されたＣＴ画像等を表示する表示装置３２と、中央処理装置３０の処理に供されるプログラム（program）、データおよびＸ線ＣＴ画像を記憶する記憶装置３３とを備えている。
【００３３】
撮影テーブル４は、被検体９を載せて走査ガントリ２のボア２９に出し入れされるクレードル（cradle）４１を備えている。クレードル４１は、例えば撮影テーブル４に内蔵された不図示のサーボモータ（servo motor）により駆動され、当該サーボモータは不図示のサーボアンプ（servo
amplifier）を介して中央処理装置３０からの制御信号に基づいて制御される。
【００３４】
心電計５は、被検体９に装着されており、被検体９の心臓の心電波形を表す心電データを、中央処理装置３０に出力する。
【００３５】
図２は、Ｘ線ＣＴ装置１による撮影状態を示す概略図である。なお、本実施形態では、被検体９の体軸方向をｚ軸方向、鉛直方向をｙ軸方向、ｙ軸とｚ軸とに垂直な方向をｘ軸方向として説明する。また、図３は、コリメータ２２およびＸ線検出器２３の詳細を示す斜視図である。
【００３６】
図２に示すように、Ｘ線管２０およびＸ線検出器２３は、回転部２７が回転することにより被検体９の体軸（ｚ軸）周りに回転する。一方、クレードル４１は被検体９をｚ軸方向に搬送する。これにより、Ｘ線管２０およびＸ線検出器２３は被検体９の周りを螺旋状に相対移動する。
【００３７】
Ｘ線管２０とＸ線検出器２３は、図２および図３に示すように、ボア２９を挟んで対向配置されている。また、コリメータ２２は、Ｘ線管２０とＸ線検出器２３との間であってＸ線管２０の近傍に位置し、Ｘ線管２０から被検体９に向かって照射されるＸ線ビーム２０１の一部を遮蔽してＸ線ビームを整形する。
【００３８】
コリメータ２２は、アパーチャ（aperture）ａｐを規定する複数のコリメータプレート（collimator plate）２２１と、複数のコリメータプレート２２１にそれぞれ固定された不図示の複数のシャフトと、複数のシャフトをそれぞれ駆動する不図示の複数のモータとを備えている。各コリメータプレート２２１は、シャフト（shaft）がモータによって駆動されることにより移動する。モータはコリメータコントローラ２６により制御される。
【００３９】
コリメータプレート２２１は、Ｘ線を遮断可能な材質、例えば鉛、タングステン（tungsten）により形成されている。
【００４０】
なお、このコリメータ２２は、単なる一例であり、アパーチャａｐの形状を調整できる機構のものであれば、いかなるものであってもよい。
【００４１】
Ｘ線検出器２３は、いわゆる多列検出器により構成されている。すなわち、チャンネル（channel）方向に複数の検出素子２３１が配列されるとともに、ｚ軸方向にも検出素子２３１が配列されて構成されている。なお、チャンネル方向の数やｚ軸方向の列数は適宜に設定してよく、例えばチャンネル方向の数は１０２４個であり、ｚ軸方向の列数は４〜１２８列である。
【００４２】
検出素子２３１は、シンチレータ（scintillator）と、フォトダイオード（photo diode）等の光電変換素子とを含んで構成され、入射したＸ線量に応じた電気信号を出力可能である。データ収集部２４は、複数の検出素子２３１に入射したＸ線量の情報をそれぞれ収集し、中央処理装置３０に出力する。
【００４３】
操作コンソール３の中央処理装置３０は、制御部３０ａと、投影データ取得部３０ｂと、心電波形特定部３０ｃと、心電非同期再構成部（心電非同期再構成手段）３０ｄと、心電同期再構成部（心電同期再構成手段）３０ｅと、画像合成部（画像合成手段）３０ｆと、表示制御部３０ｇと、心臓領域特定部（心臓領域特定手段）３０ｈとを備えている。中央処理装置３０を構成するこれら各部は、例えば、記憶装置３３等に記録されたプログラムを中央処理装置３０が実行することにより構築される。
【００４４】
なお、本発明における表示制御部３０ｇおよび表示装置３２は、本発明における表示手段として機能するものである。
【００４５】
制御部３０ａは、被検体をスキャンして被検体の投影データを得るよう、回転部２７および撮影テーブル４等を制御する。より具体的には、制御部３０ａは、Ｘ線管コントローラ２５、コリメータコントローラ２６、回転コントローラ２８、撮影テーブル４に内蔵されたサーボアンプを介して、Ｘ線管２０、コリメータ２２、回転部２７、クレードル４１をそれぞれ駆動制御する。
【００４６】
投影データ取得部３０ｂは、被検体の心臓を有する胸部を含む撮影空間をＸ線によりスキャンして得られた投影データを取得する。ここでは、ヘリカルスキャンにより得られた投影データを、走査ガントリ２のデータ収集部２４から取得する。
【００４７】
心電波形特定部３０ｃは、スキャンしている時の被検体の心電波形を特定する。ここでは、心電波形特定部３０ｃは、心電計５から送られてくる心電データに基づいて、スキャンしている期間における被検体の心電波形を特定する。
【００４８】
心電非同期再構成部３０ｄは、投影データ取得部３０ｂにより取得された投影データに基づいて、被検体の胸部を含む撮影空間の断層画像を心電非同期再構成法により再構成する。ここで、心電非同期再構成法とは、再構成に用いる投影データの収集時期を特定の心位相に限定しない一般的な再構成法を意味する。心電非同期再構成部３０ｄは、１断層画像を再構成する際に、投影データ取得部３０ｂにより取得された投影データから１断層画像の再構成に要する投影データを抽出して、この抽出された投影データに基づいて被検体の胸部を含む撮影空間の断層画像を再構成する。１断層画像の再構成に要する投影データは、例えば、回転部２７が３６０°回転して得られる複数ビュー方向の投影データや、回転部２７が１８０°＋α回転して得られる複数ビュー方向の投影データを考えることができる。ここでは、心電非同期再構成部３０ｄは、再構成された画像の画質がより良くなるよう、３６０°分の複数ビュー方向の投影データを用いて断層画像を再構成する。心電非同期再構成部３０ｄは、上記のような心電非同期再構成法により、被検体の胸部を含む撮影空間の複数スライスについて断層画像を再構成する。なお、再構成に用いる投影データは、ヘリカルスキャンして得られた投影データから重み付き演算処理（補間処理）により算出する。
【００４９】
心電同期再構成部３０ｅは、心電同期再構成法により、被検体の胸部を含む撮影空間のうち少なくとも心臓を含む部分の断層画像を再構成する。心電同期再構成法は、被検体の心位相を特定する情報として被検体の心電波形を参照して再構成する。心電同期再構成部３０ｅは、１断層画像を再構成する際に、投影データ入力部３０ｂにより入力された投影データから被検体の特定の心位相期における１断層画像の再構成に要する投影データを抽出して、この抽出された投影データに基づいて上記心臓を含む部分の特定の心位相期における断層画像を再構成する。特定の心位相期は、一般に、心臓の動きが最も穏やかになる収縮末期または拡張末期が考えられる。特定の心位相期は、例えば、操作者が、心電波形特定部３０ｃにより特定され表示装置３２の表示面に表示された、スキャンしている期間における被検体の心電波形を参照して、スキャンしている期間の中で特定の心位相期に対応する期間を指定することにより決定する。また例えば、心電波形特定部３０ｃにより特定された心電波形、あるいは、投影データ取得部３０ｂにより取得された投影データを解析し、スキャンしている期間の中で特定の心位相期に対応する期間を求めることにより決定する。心電同期再構成部３０ｅは、被検体の胸部を含む撮影空間のうち少なくとも心臓を含む部分の複数スライスについて断層画像を再構成する。なお、再構成に用いる投影データは、ヘリカルスキャンして得られた投影データから重み付き演算処理により算出する。
【００５０】
画像合成部３０ｆは、撮影空間のうち心臓を含むスライスについて、非心臓領域が、心電非同期再構成部３０ｄにより再構成された、当該スライスに対応する断層画像（第１の断層画像）における非心臓領域の画像となり、心臓領域が、心電同期再構成部３０ｅにより再構成された、当該スライスに対応する断層画像（第２の断層画像）における心臓領域の画像となるよう、第１の断層画像と第２の断層画像とを合成して、当該スライスに対応する断層合成画像を生成する。ここで、心臓領域とは、例えば、胸部のうち心臓と当該心臓の近傍とにより構成される領域である。また、非心臓領域とは、断層画像の全領域または胸部に対応する領域のうち上記心臓領域を除いた領域である。
【００５１】
ここでは、画像合成部３０ｆは、被検体の胸部を含む撮影空間のうち心臓を含む部分の複数スライスについて断層合成画像を生成する。
【００５２】
また、画像合成部３０ｆは、第１の断層画像と第２の断層画像との間において、互いに対応する画素の組合せ毎に、画素同士の値を心臓領域の境界からその画素までの距離に応じて決められた割合で重み付けして加算することにより合成する。これにより、心臓領域と非心臓領域との境界がより滑らかな観察し易い断層合成画像を生成することができる。
【００５３】
表示制御部３０ｇは、心電同期再構成部３０ｅにより再構成された断層画像に基づく、心臓を含む心臓領域を表す画像と、心電非同期再構成部３０ｄにより再構成された断層画像に基づく、非心臓領域を表す画像とが合成された胸部合成画像を表示するよう表示装置３２を制御する。
【００５４】
ここでは、表示制御部３０ｇは、心電非同期再構成部３０ｄにより再構成された断層画像や画像合成部３０ｆにより生成された断層合成画像に基づいて、胸部画像あるいは胸部合成画像を表示するよう制御する。例えば、任意のスライスに対応する断層画像や断層合成画像、あるいは、撮影空間の複数スライスに対応する断層画像や断層合成画像により構成される３次元画像を所定の方向に投影して得られる投影画像を表示するよう制御する。
【００５５】
心臓領域特定部３０ｈは、被検体の胸部を含む撮影空間に対応する画像空間において心臓領域を３次元的に特定したり、任意のスライスに対応する断層画像において心臓領域を２次元的に特定したりする。
【００５６】
ここでは、心電非同期再構成部３０ｄが、投影データに基づいて、被検体の胸部を含む撮影空間の複数スライスに対応する複数の断層画像を再構成し、表示制御部３０ｇが、それら複数の断層画像によって構成される３次元画像、その３次元画像を所定方向（例えば、ｘ軸方向、ｙ軸方向等）に投影した投影画像、あるいは任意のスライスに対応する断層画像等を、自動でまたは操作者による操作に応じて表示装置３２の表示面に表示する。そして、心臓領域特定部３０ｈは、表示面に表示された画像上で操作者により指定された領域に基づいて、心臓領域を特定する。例えば、心臓領域を、上記画像空間上で、ｚ軸方向に長軸または短軸を有する所定の楕円をその長軸または短軸を軸に回転させたときの回転体形状（いわゆる紡錘形状）に近似して特定するもとのとする。操作者は、上記３次元画像をｙ軸方向に投影した第１の投影画像と、上記３次元画像をｘ軸方向に投影した第２の投影画像とを参照しながら、これらの投影画像上で上記回転体形状を特定するための領域や位置を指定する。例えば、操作者は、第１の投影画像上で心臓が含まれる所望の楕円領域を、上記回転体をｙ軸方向に投影したときの楕円領域として指定するとともに、第２の投影画像上でｙ軸方向における所望の位置を上記回転体の軸の位置として指定する。
【００５７】
また、例えば、操作者が、任意のスライスに対応する断層画像を参照しながら当該断層画像上で心臓を含む楕円領域を指定する。心臓領域特定部３０ｈは、その楕円領域を、そのスライスの断層画像における心臓領域として特定する。
【００５８】
心電同期再構成部３０ｅは、心臓領域特定部３０ｈにより特定された心臓領域に基づいて、胸部を含む撮影空間のうち心臓が含まれる部分を特定し、その部分の各スライスの断層画像を再構成する。また、画像合成部３０ｆは、心臓領域特定部３０ｈにより特定された心臓領域に基づいて、胸部を含む撮影空間のうち心臓が含まれる部分の各スライスについて、心電非同期再構成部３０ｄにより再構成された断層画像上、および、心電同期再構成部３０ｅにより再構成された断層画像上で心臓領域を特定し、心臓領域画像と非心臓領域画像とを合成する。
【００５９】
これより、本実施形態でのＸ線ＣＴ装置１におけるワークフロー（work flow）について説明する。
【００６０】
図４は、本実施形態でのＸ線ＣＴ装置１におけるワークフローを示す図である。
【００６１】
ステップ（step）Ｓ１では、被検体の胸部を含む撮影空間に対してヘリカルスキャンが実施される。このとき、投影データが収集されるとともに、スキャン実施期間における被検体の心電データが収集される。投影データと心電波形とは時間的に対応付けが可能であり、投影データを構成する各ビュー方向のデータと、そのデータが収集された時の被検体の心位相との関係が特定される。
【００６２】
具体的には、制御部４０ａが、Ｘ線管コントローラ２５、コリメータコントローラ２６、回転コントローラ２８、撮影テーブル４に制御信号を送り、Ｘ線管２０、コリメータ２２、回転部２７、クレードル４１がそれぞれ駆動制御されてヘリカルスキャンが実施される。投影データ取得部４０ｂは、走査ガントリ２のデータ収集部２４から投影データを取得し、記憶装置３３に送って記憶させる。投影データは、例えば、各ビュー方向のデータとそのデータを収集した時期とが対応付けされたデータである。また、心電波形特定部３０ｃは、心電計５から心電データを取得し、記憶装置３３に送って記憶させる。心電データは、例えば、各心電信号とその信号が得られた時期とが対応付けされたデータである。
【００６３】
なお、ヘリカルスキャンを実施する際には、ヘリカルピッチ（helical
pitch）は一定であってもよいが、ヘリカルピッチを可変とし、撮影空間のうち心臓を含む所定領域をスキャンする時のヘリカルピッチを他の領域をスキャンする時のヘリカルピッチより小さくしてもよい。このようにすれば、心電同期再構成法により断層画像を再構成する際に必要な心臓に対する投影データが十分収集でき、かつ、胸部のうち心臓以外の部位に対する被ばく線量を低く抑えることができる。心臓を含む所定領域は、例えば、操作者が、事前に行われるスカウトスキャン（scout scan）によって得られるスカウト像を参照して指定すればよい。
【００６４】
ステップＳ２では、ステップＳ１で得られた投影データに基づいて、被検体の胸部を含む撮影空間を複数スライスに分割したときの各スライスに対応する断層画像を、心電非同期再構成法により再構成する。
【００６５】
図５は、被検体の胸部を含む撮影空間と再構成される断層画像との対応関係を示す図である。
【００６６】
具体的には、図５に示すように、心電非同期再構成部３０ｄが、記憶装置３３に記憶されている投影データに基づいて、被検体９の胸部９ｂを含む撮影空間に対応する画像空間Ｂをｎ枚のスライスＢ１，・・・，Ｂｎに分割したときの各スライスにそれぞれ対応する断層画像Ｐ11，Ｐ12，・・・，Ｐ1nを、心電非同期再構成法により再構成する。なお、胸部９ｂは、心臓９ｈと肺野９Ｌを有している。このようにして再構成された複数スライスの断層画像Ｐ11，Ｐ12，・・・，Ｐ1nにより、３次元画像Ｐ１が構成される。
【００６７】
ステップＳ３では、ステップＳ２で得られた３次元画像Ｐ１を参照して画像空間Ｂにおいて心臓領域Ｈを３次元的に特定する。
【００６８】
図６は、心電非同期再構成法により再構成された断層画像による３次元画像Ｐ１とその投影画像の例を示す図である。
【００６９】
具体的には、図６に示すように、表示制御部３０ｇが、３次元画像Ｐ１をｙ軸方向に投影してなる第１の投影画像Ｊ1yと、３次元画像Ｐ１をｘ軸方向に投影してなる第２の投影画像Ｊ1xとを表示装置３２の表示面に表示するよう表示装置３２を制御する。そして、心臓領域特定部３０ｈは、表示面に表示された画像上で、操作者により入力装置３１を介して指定された領域に基づいて、心臓領域Ｈを特定する。
【００７０】
例えば、心臓領域Ｈを、画像空間Ｂ上で紡錘形状体に近似して特定するもとのとする。操作者は、第１の投影画像Ｊ1yと第２の投影画像Ｊ1xとを参照しながら、これらの投影画像上で上記紡錘形状体を特定するための領域や位置を指定する。ここでは、操作者は、図６に示すように、第１の投影画像Ｊ1y上で心臓９ｈが含まれる所望の楕円領域を、上記紡錘形状体をｙ軸方向に投影してなる楕円領域Ｈｙとして指定するとともに、第２の投影画像Ｊ1x上でｙ軸方向における所定の位置を、上記紡錘形状体の軸のｙ軸方向における位置Ｈｇとして指定する。心臓領域Ｈは、例えば、ｙ軸方向の位置が位置Ｈｇであるｘｚ平面上に描いた、楕円領域Ｈｙと同形の楕円を、その長軸または短軸であるｚ軸方向の軸を中心に回転してなる紡錘形状体として特定される。
【００７１】
ステップＳ４では、ステップＳ１で得られた投影データに基づいて、画像空間Ｂを分割した複数スライスＢ１，・・・，ＢｎのうちステップＳ３で特定された心臓領域Ｈを含むスライスＢａ，・・・，Ｂｂ（１≦ａ＜ｂ≦ｎ）にそれぞれ対応する断層画像Ｐ2a，・・・，Ｐ2bを、心電同期再構成法により再構成する。
【００７２】
具体的には、表示制御部３０ｇが、記憶装置３３から心電波形データを読み出し、その心電波形データが表す心電波形を表示面に表示するよう表示装置３２を制御する。心電同期再構成部３０ｅは、表示面に表示された心電波形上で、操作者により入力装置３１を介して指定された領域に基づいて、収縮末期または拡張末期を被検体の特定の心位相期として決定する。心電同期再構成部３０ｅは、図５に示すように、記憶装置３３に記憶されている投影データに基づいて、スライスＢａ，・・・，Ｂｂを順次、注目スライスとして設定しながら、投影データの中から注目スライスに対応する上記特定の心位相期における断層画像の再構成に要する投影データを抽出して、この抽出された投影データに基づいて断層画像を再構成し、断層画像Ｐ2a，・・・，Ｐ2bを再構成する。
【００７３】
ステップＳ５では、画像空間Ｂに対応する複数スライスＢ１，・・・，Ｂｎのうち心臓領域Ｈを含む複数スライスＢａ，・・・，Ｂｂにそれぞれ対応する断層合成画像が生成される。具体的には、画像合成部３０ｆが次のような処理を行う。
【００７４】
図７は、注目スライスに対応する断層合成画像を生成する様子を示す図である。
【００７５】
まず、注目スライスＢｉ（ｉ＝ａ，・・・，ｂ）を設定する。そして、注目スライスＢｉに対応する心臓断面領域Ｈｉを特定する。ここで、心臓断面領域Ｈｉは、心臓領域ＨをスライスＢｉに対応する平面で切断したときに現れる領域である。
【００７６】
次に、ステップＳ２で心電非同期再構成法により再構成された、注目スライスＢｉに対応する断層画像Ｐ1iと、ステップＳ４で心電同期再構成法により再構成された、注目スライスＢｉに対応する断層画像Ｐ2iとを合成する。具体的には、の境界からの距離に応じて重み付け量を変化させてすなわち、これら両画像間において、互いに対応する画素の組合せ毎に、画素同士の画素値を心臓断面領域Ｈｉの境界からその画素までの距離に応じて決められた割合で重み付けして加算することにより合成する。このような合成処理を式で表すと次式のようになる。
【００７７】
Ｐ3i(x,y)＝Ｗ×Ｐ1i(x,y)＋（１−Ｗ）×Ｐ2i(x,y)    ・・・（１）
ここで、Ｐ1i(x,y)は、断層画像Ｐ1iにおける座標(x,y)に位置する画素の画素値、Ｐ2i(x,y)は、断層画像Ｐ2iにおける座標(x,y)に位置する画素の画素値、Ｐ3i(x,y)は、断層合成画像Ｐ3iにおける座標(x,y)に位置する画素の画素値である。また、Ｗは、０≦Ｗ≦１の範囲で変化する重み付け変数であり、例えば、画素ｐ(x,y)が心臓断面領域Ｈｉの境界上であるときに０．５をとり、画素ｐ(x,y)が心臓断面領域Ｈｉの外側にあるとき、境界から当該画素までの最短距離が大きくなるほど大きくなり（所定の距離を越えたら１に固定）、画素ｐ(x,y)が心臓断面領域Ｈｉの内側にあるとき、境界から当該画素までの最短距離が大きくなるほど小さくなる（所定の距離を越えたら０に固定）ような変数である。このような合成処理により、非心臓領域が、心電非同期再構成法により再構成された断層画像における非心臓領域の画像となり、心臓領域が、心電同期再構成法により再構成された断層画像における心臓領域の画像となる、断層合成画像が生成される。そして、断層合成画像は、心臓領域と非心臓領域との境界近傍で画像が滑らかにつながった違和感のない画像となる。
【００７８】
このような合成処理を、注目スライスをＢａからＢｂまで順次更新して行うことにより、心臓領域Ｈを含む複数スライスに対応した断層合成画像Ｐ3a，・・・，Ｐ3bを生成する。
【００７９】
断層合成画像Ｐ3a，・・・，Ｐ3bが生成されると、断層画像Ｐ11，・・・，Ｐ1(a-1)と、断層合成画像Ｐ3a，・・・，Ｐ3bと、断層画像Ｐ1(b+1)，・・・，Ｐ1nとにより、表示用の３次元画像Ｐ３が構成される。そして、この３次元画像Ｐ３に基づいて種々の画像が生成され表示装置３２の表示面に表示される（ステップＳ６）。
【００８０】
図８は、表示用の３次元画像Ｐ３に基づいて種々の画像が生成される様子を示す図である。
【００８１】
表示制御部３０ｇは、操作者の操作等に応じて、図８に示すように、３次元画像Ｐ３を所定の方向、例えばｙ軸方向に投影してなる投影画像Ｊ3yや、３次元画像Ｐ３を任意の平面で切断したときの断面画像Ｍ3t、３次元画像Ｐ３のうち任意のスライスＢｋに対応する断層画像Ｐ3k等が表示装置３２の表示面に表示されるよう表示装置３２を制御する。
【００８２】
以上の実施形態によれば、表示制御部３０ｇが、心電同期再構成部３０ｅにより再構成された断層画像に基づく心臓領域の画像と、心電非同期再構成部３０ｄにより再構成された断層画像に基づく非心臓領域の画像とを含む胸部画像を表示するよう表示装置３２を制御するので、心臓領域には心臓の拍動による歪が低減された心臓領域の画像を、非心臓領域には、再構成に用いる投影データの時間的な不連続性に起因するアーチファクトが低減された画像を、同一表示面上に一体的に表示することができ、心臓領域と非心臓領域の両方を快適に観察することが可能となる。
【００８３】
また、本実施形態では、画像合成部３０ｆが、予め、心臓領域Ｈを含む複数スライスに対応する複数の断層合成画像を生成し、表示用の３次元画像Ｐ３を用意しているので、任意のスライスに対応する断層画像や、３次元画像Ｐ３の投影画像、ＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像等を短時間で表示面に表示させることができる。
【００８４】
本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施してよい。
【００８５】
例えば、上記の実施形態では、画像合成部３０ｆが、予め、心臓領域Ｈを含む複数スライスに対応する複数の断層合成画像を生成して、表示用の３次元画像Ｐ３を用意しておき、表示制御部３０ｇがこの３次元画像Ｐ３に基づいて所望の投影画像や断層画像を表示するようにしているが、断層画像のみを表示するような場合には、表示すべき断層画像に対応するスライスが指定された後に、必要に応じて、画像合成部３０ｆが、指定されたスライスに対応する断層合成画像を生成するようにしてもよい。
【００８６】
また例えば、上記実施形態では、表示制御部３０ｇは、画像合成部３０ｆにより生成された断層合成画像を表示面に表示しているが、心電非同期再構成部３０ｄにより再構成された断層画像を表示装置３２の表示面に表示した後、その断層画像上に、心電同期再構成部３０ｅにより再構成された断層画像の心臓領域部分のみを重ねて表示させるようにして目的の胸部合成画像を表示させてもよい。
【００８７】
また例えば、上記実施形態では、心臓領域特定部３０ｈは、操作者により指定された領域を心臓領域として特定しているが、心電非同期再構成部３０ｄが、投影データに基づいて、被検体の胸部を含む撮影空間の各スライス毎に、同一スライスを表し心臓の心位相がそれぞれ異なる複数の断層画像を再構成し、心臓領域特定部３０ｈが、これら複数の断層画像間において輝度の変化が大きい領域を抽出し、抽出された領域自身あるいはその領域と所定の位置関係にある領域を心臓領域として特定してもよい。
【００８８】
また例えば、上記実施形態では、画像合成部３０ｆは、心電非同期再構成部３０ｄにより再構成された第１の断層画像と心電同期再構成部３０ｅにより再構成された第２の断層画像とを合成して断層合成画像を生成しているが、心電非同期再構成部３０ｄにより再構成された第１の断層画像により構成される３次元画像Ｐ１をｙ軸方向に投影してなる投影画像Ｊ1yと、心電同期再構成部３０ｅにより再構成された第２の断層画像により構成される３次元画像Ｐ２をｙ軸方向に投影してなる投影画像Ｊ2yとを合成して投影合成画像を生成するようにしてもよい。この場合、心臓領域Ｈをｙ軸方向に投影してなる心臓投影領域Ｈｙの境界からの距離に応じて重み付け量を変化させて合成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施形態であるＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態であるＸ線ＣＴ装置による撮影状態を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態であるＸ線ＣＴ装置のコリメータおよび検出器の詳細を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態であるＸ線ＣＴ装置における作業手順を示すフローチャートである。
【図５】被検体の胸部を含む撮影空間と再構成される断層画像との対応関係を示す図である。
【図６】心電非同期再構成法により再構成された断層画像による３次元画像とその投影画像の例を示す図である。
【図７】注目スライスに対応する断層合成画像を生成する様子を示す図である。
【図８】表示用の３次元画像に基づいて種々の画像が表示される様子を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  Ｘ線ＣＴ装置（放射線ＣＴ装置）
２  走査ガントリ（スキャン手段）
３  操作コンソール（画像処理装置）
４  撮影テーブル
５  心電計
９  被検体
９ｂ  胸部
９ｈ  心臓
９Ｌ  肺野
２０  Ｘ線管
２１  Ｘ線管移動部
２２  コリメータ
２３  Ｘ線検出器
２４  データ収集部
２５  Ｘ線管コントローラ
２６  コリメータコントローラ
２７  回転部
２８  回転コントローラ
２９  ボア
３０  中央処理装置
３０ａ  制御部
３０ｂ  投影データ取得部
３０ｃ  心電波形特定部
３０ｄ  心電非同期再構成部（心電非同期再構成手段）
３０ｅ  心電同期再構成部（心電同期再構成手段）
３０ｆ  画像合成部（画像合成手段）
３０ｇ  表示制御部（表示手段）
３０ｈ  心臓領域特定部（心臓領域特定手段）
３１  入力装置
３２  表示装置（表示手段）
３３  記憶装置
４１  クレードル
２３１  検出素子
【図１】
0005484664.tif 000002
【図２】
0005484664.tif 000003
【図３】
0005484664.tif 000004
【図４】
0005484664.tif 000005
【図５】
0005484664.tif 000006
【図６】
0005484664.tif 000007
【図７】
0005484664.tif 000008
【図８】
0005484664.tif 000009