(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の撮影部位を間に挟んで対向配置されたＸ線源及び検出器を回転させ、上記撮影部位をあらゆる角度方向から計測してデータを収集し、これをもとに断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、
上記収集された計測データに前処理を施して投影データを得る手段と、
この得られた投影データに対して後に行う逆投影処理による画像のボケを予め補正処理するボケ補正手段とを有し、
上記ボケ補正手段は、三角関数の多項式を、空間周波数に応じてボケの補正を行う原フィルタに乗じて得たフィルタ関数を上記投影データに適用することで上記ボケの補正処理を施し、
上記ボケ補正手段に、強調又は抑制の度合いを表すパラメータと上記三角関数の多項式ごとの次数を決めるパラメータとを含む強調又は抑制関数を入力することで、上記被検体、撮影部位及び診断目的に応じて上記ボケ補正関数を変えることを可能としたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
上記強調又は抑制関数は、強調度又は抑制度1.0から任意に設定された第１特定周波数に達するまでは所定の強調度又は抑制度まで強調又は抑制し、この第１特定周波数以上では上記所定の強調度又は抑制度と等しい値に維持し、更に任意に設定された第２特定周波数に達したら上記所定の強調度又は抑制度から強調度又は抑制度1.0まで抑制又は強調する関数を用いたものであることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
上記強調又は抑制関数（Ｇ（ω））は、空間周波数をωとし、この空間周波数の最高周波数をＷとし、ｓはｓ＝1/2×Ｗで規定される定数とし、強調又は抑制の度合いを表わすパラメータをｄとし、ｍ，ｎを他のパラメータとすると次式で表わされ、
【数１】
0003657689.tif 000005
上記逆投影処理による画像のボケの補正処理に用いられるボケ補正フィルタＨ′(ω)は、被検体の撮影部位に適した基本的な原フィルタ関数をフィルタ関数Ｈ（ω）とすれば、このフィルタ関数Ｈ（ω）に対し上記強調又は抑制関数Ｇ（ω）を乗じて、次式のように表わされる、
Ｈ′(ω)＝Ｈ（ω）×Ｇ（ω）
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
上記強調又は抑制関数は、任意の周波数領域を所定の強調度又は抑制度まで強調又は抑制するために連続的に変化する線形関数を用いたものであることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体の撮影部位の断層像をフィルタ補正逆投影法により再構成するＸ線ＣＴ装置に関し、特に上記撮影部位に応じて最適な画質の断層像を再構成することができるＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の被検体の撮影部位についてあらゆる角度方向より計測した投影データから断層像を再構成する手法としては、フーリエ変換法、逆投影法、フィルタ逆投影法（Ｆiltered Ｂack Ｐrojection Ｍethod，以下「ＦＢＰ法」と略称する）等があるが、中でもＦＢＰ法が最もよく知られている。このＦＢＰ法は、投影データに対する逆投影処理による画像のボケ等をフィルタ処理によって予め補正した後に、上記投影データに対して逆投影処理を行うものである。そして、このＦＢＰ法において用いられている従来のフィルタ関数は、図８に示すように、投影データの空間周波数ωにほぼ比例し高い空間周波数領域に向かうに従って強調する高域強調型フィルタとされている。ここで、図８において、横軸を空間周波数ωとし、縦軸をフィルタ関数Ｈ（ω）とし、サンプリング間隔で決定される最高周波数をＷとすると、例えば、ＲamachandranとＬakshminarayananらによって提案されたフィルタ関数Ｈ（ω）は、次の式（１）で表される。
【０００３】
0003657689.tif 000002
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、計測データに含まれる周波数成分は撮影部位ごとに異なり、診断の目的に応じた画質の断層像を再構成するためには、あらゆる種類のフィルタが必要とされる。例えば、図８に示し式（１）で表されるフィルタ関数Ｈ（ω）を用いた場合は、高い空間周波数領域に含まれるノイズ成分が強調され、再構成画像はザラついた画像となることが推測できる。これに対して、濃度分解能を重視する場合には、図９に示すように、高い空間周波数領域を抑制したフィルタ関数が要求される。また、濃度分解能よりも空間分解能を重視する場合には、ある程度ノイズ成分が強調されても高い空間周波数領域を強調したフィルタ関数が要求される。このように、撮影部位及び診断目的に応じてフィルタ関数の特性は容易に変えられることが必要であるが、従来の断層像再構成方法では容易に変えることは困難であった。これに対処して、特開昭６３−１８３０４５号公報に記載された断層像再構成方法が提案されているが、この方法でも強調する範囲が狭く、あらゆる種類のフィルタを必要とする画像診断では実用的ではなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被検体の撮影部位に応じて最適な画質の断層像を再構成することができるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるＸ線ＣＴ装置は、被検体の撮影部位を間に挟んで対向配置されたＸ線源及び検出器を回転させ、上記撮影部位をあらゆる角度方向から計測してデータを収集し、これをもとに断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、上記収集された計測データに前処理を施して投影データを得る手段と、この得られた投影データに対して後に行う逆投影処理による画像のボケを予め補正処理するボケ補正手段とを有し、上記ボケ補正手段は、三角関数の多項式を、空間周波数に応じてボケの補正を行う原フィルタに乗じて得たフィルタ関数を上記投影データに適用することで上記ボケの補正処理を施し、上記ボケ補正手段に、強調又は抑制の度合いを表すパラメータと上記三角関数の多項式ごとの次数を決めるパラメータとを含む強調又は抑制関数を入力することで、上記被検体、撮影部位及び診断目的に応じて上記ボケ補正関数を変えることを可能としたものである。
【０００７】
また、上記強調又は抑制関数は、強調度又は抑制度1.0から任意に設定された第１特定周波数に達するまでは所定の強調度又は抑制度まで強調又は抑制し、この第１特定周波数以上では上記所定の強調度又は抑制度と等しい値に維持し、更に任意に設定された第２特定周波数に達したら上記所定の強調度又は抑制度から強調度又は抑制度1.0まで抑制又は強調する関数を用いたものとしてもよい。
【０００８】
さらに、上記強調又は抑制関数（Ｇ（ω））は、空間周波数をωとし、この空間周波数の最高周波数をＷとし、ｓはｓ＝1/2×Ｗで規定される定数とし、強調又は抑制の度合いを表わすパラメータをｄとし、ｍ，ｎを他のパラメータとすると次式で表わされ、
【数２】
0003657689.tif 000003
上記逆投影処理による画像のボケの補正処理に用いられるボケ補正フィルタＨ′(ω)は、被検体の撮影部位に適した基本的な原フィルタ関数をフィルタ関数Ｈ（ω）とすれば、このフィルタ関数Ｈ（ω）に対し上記強調又は抑制関数Ｇ（ω）を乗じて、次式のように表わされる、
Ｈ′(ω)＝Ｈ（ω）×Ｇ（ω）
ものとしてもよい。
【０００９】
さらにまた、上記強調又は抑制関数は、任意の周波数領域を所定の強調度又は抑制度まで強調又は抑制するために連続的に変化する線形関数を用いたものとしてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるＸ線ＣＴ装置における全体的な手順を示すフローチャートである。このＸ線ＣＴ装置は、被検体の撮影部位の断層像をＦＢＰ法により再構成するものであり、まず、被検体の撮影部位例えば頭部あるいは腹部を中心にして対向配置されたＸ線源及び検出器（図示省略）を回転させ、上記撮影部位について断層面の投影データをあらゆる角度方向から計測する（ステップＳ１）。次に、このようにして得られた計測データに検出器の特性に応じた補正等の前処理を施して投影データを得る（ステップＳ２）。次に、この投影データに対して後に行う逆投影処理による画像のボケをフィルタ処理によって予め補正する（ステップＳ３）。その後、上記補正後の投影データに対して逆投影処理を施して断層像を再構成する（ステップＳ４）。なお、上記ステップＳ２が上記収集された計測データに前処理を施して投影データを得る手段となり、ステップＳ３が上記得られた投影データに対して後に行う逆投影処理による画像のボケを予め補正処理するボケ補正手段となる。そして、上記ボケ補正手段は、三角関数の多項式を、空間周波数に応じてボケの補正を行う原フィルタに乗じて得たフィルタ関数を上記投影データに適用することで上記ボケの補正処理を施し、また、上記ボケ補正手段に、強調又は抑制の度合いを表すパラメータと上記三角関数の多項式ごとの次数を決めるパラメータとを含む強調又は抑制関数を入力することで、上記被検体、撮影部位及び診断目的に応じて上記ボケ補正関数を変えることを可能としている。
【００１１】
ここで、本発明においては、上記ステップＳ３で行う逆投影処理による画像のボケを補正するフィルタ処理は、上記被検体の撮影部位に適した基本的な原フィルタ関数（図９参照）に対し、例えば図２に示すように任意の周波数領域を所定の強調度又は抑制度まで強調又は抑制する強調又は抑制関数Ｇ（ω）を乗じて得られたフィルタ関数を用いてフィルタリングするものである。さらに詳しくは、上記強調又は抑制関数Ｇ（ω）は、例えば図２に示すように、強調度又は抑制度1.0から任意に設定された第１特定周波数Ｗa1に達するまでは所定の強調度又は抑制度Ｈg1まで強調又は抑制し、この第１特定周波数Ｗa1以上では上記所定の強調度又は抑制度Ｈg1と等しい値に維持し、更に任意に設定された第２特定周波数Ｗb1に達したら上記所定の強調度又は抑制度Ｈg1から強調度又は抑制度1.0まで抑制又は強調する関数を用いたものである。
【００１２】
さらに具体的には、上記強調又は抑制関数Ｇ（ω）は、任意の周波数領域を所定の強調度又は抑制度まで強調又は抑制するために三角関数の多項式を用いたものである。そして、この三角関数の多項式を用いた強調又は抑制関数Ｇ（ω）は、空間周波数をωとし、この空間周波数の最高周波数をＷとし、ｓはｓ＝1/2×Ｗで規定される定数とし、強調又は抑制の度合いを表わすパラメータをｄとし、ｍ，ｎを他のパラメータとすると、次の式（２）で表わされる。
【００１３】
0003657689.tif 000004
【００１４】
この場合、上記パラメータｄの符号が正の場合は強調関数となり、負の場合は抑制関数となる。
【００１５】
そして、この式（２）を用いて例えば強調関数Ｇ（ω）を作成すると、パラメータｍ，ｎを適宜設定し、強調の度合いを表わすパラメータｄを0.13とした場合は、その関数の形状は図２に示すようになる。この図２において、符号Ｈg1は強調度を示し、例えばＨg1＝1.3となる。この強調関数Ｇ（ω）は、強調度1.0から任意に設定された第１特定周波数Ｗa1に達するまでは所定の強調度1.3まで強調し、この第１特定周波数Ｗa1以上では上記所定の強調度1.3と等しい値に維持し 、更に任意に設定された第２特定周波数Ｗb1に達したら上記所定の強調度1.3から強調度1.0まで抑制するものである。
【００１６】
このように作成された強調関数Ｇ（ω）は、式（２）の三角関数の多項式から成り立っており、第１特定周波数Ｗa1までの立ち上がりや、第２特定周波数Ｗb1からの立ち下がりが滑らかに変化することに特徴がある。上記式（２）を用いる場合、強調度Ｈg1についてはパラメータｄで可変でき、各種の強調度に対応できる。また、第１特定周波数Ｗa1及び第２特定周波数Ｗb1についてはパラメータｍ，ｎで可変でき、任意の周波数領域を強調できる。すなわち、上記強調関数Ｇ(ω）は、その強調する周波数領域と、その強調度と、強調する周波数領域の幅とを任意に可変して設定することができる。
【００１７】
いま、被検体の撮影部位に適した基本的な原フィルタ関数を図９に示すフィルタ関数Ｈ（ω）とすれば、逆投影処理による画像のボケを補正するフィルタ処理に用いられるボケ補正フィルタＨ′(ω）は、上記フィルタ関数Ｈ（ω）に対し上述の強調関数Ｇ（ω）を乗じて、次の式（３）のように得られる。
Ｈ′(ω）＝Ｈ（ω）×Ｇ（ω）  …（３）
上記強調関数Ｇ（ω）は、図２に示すように、主に低、高域については原フィルタ関数の周波数特性を活かし、中域の周波数特性を原フィルタ関数に比べ約1.3倍とするもので、そのようなボケ補正フィルタが作成される。なお、実際にボケ補正フィルタを作成する場合には、強調する周波数領域及び強調度は様々である。
【００１８】
図３は前述の式（２）を用いて作成する強調関数Ｇ（ω）の第二の例を示すグラフである。この例の強調関数Ｇ（ω）は、上記式（２）においてパラメータｍ，ｎを変化させて、図２に示す第１特定周波数Ｗa1と第２特定周波数Ｗb1とを一致させたものである。
【００１９】
図４は前述の式（２）を用いて作成する強調関数Ｇ（ω）の第三の例を示すグラフである。この例の強調関数Ｇ（ω）は、上記式（２）においてパラメータｍ，ｎを変化させて、図２に示す第２特定周波数Ｗb1を設定せず第１特定周波数Ｗa1から最高周波数Ｗまで強調度Ｈg1を同じとしたものである。
【００２０】
図５は前述の式（２）を用いて作成する強調関数Ｇ（ω）の第四の例を示すグラフである。この例の強調関数Ｇ（ω）は、上記式（２）においてオフセット(offset）値を設定し、強調し始める周波数をずらすようにしたものである。なお 、図５においては図４に示すグラフについてオフセット値を設定したものとしたが、これに限らず、図２及び図３に示すグラフについても同様に適用することができる。
【００２１】
図６は前述の式（２）を用いて作成する強調又は抑制関数Ｇ（ω）の第五の例を示すグラフである。この例による関数Ｇ（ω）は、上記式（２）においてパラメータｄの符号を負にし、空間周波数の中域を抑制する抑制関数としたものである。すなわち、抑制度1.0から任意に設定された第１特定周波数Ｗa1に達するまでは所定の抑制度Ｈg1まで抑制し、この第１特定周波数Ｗa1以上では上記所定の抑制度Ｈg1と等しい値に維持し、更に任意に設定された第２特定周波数Ｗb1に達したら上記所定の抑制度Ｈg1から抑制度1.0まで強調する関数としたものである 。なお、図６においては図２に示すグラフについて抑制関数Ｇ（ω）に変換したものとしたが、これに限らず、図３〜図５に示すグラフについても同様に適用することができる。なお、上記抑制関数Ｇ（ω）についても、その抑制する周波数領域と、その抑制度と、抑制する周波数領域の幅とを任意に可変して設定することができる。
【００２２】
図７は強調又は抑制関数Ｇ（ω）の他の例を示すグラフである。この例の強調又は抑制関数Ｇ（ω）は、任意の周波数領域を所定の強調度又は抑制度まで強調又は抑制するために連続的に変化する線形関数、例えば一次関数を用いたものである。図７は強調関数の場合を示し、この強調関数Ｇ（ω）は、強調度1.0から任意に設定された第１特定周波数Ｗa2に達するまでは所定の強調度Ｈg2まで直線的に強調し、この第１特定周波数Ｗa2以上では上記所定の強調度Ｈg2と等しい値に維持し、更に任意に設定された第２特定周波数Ｗb2に達したら上記所定の強調度Ｈg2から強調度1.0まで直線的に抑制するものである。なお、図７においては図２に示すグラフについて線形関数を用いて強調又は抑制するグラフとしたものを示したが、これに限らず、図３〜図６に示すグラフについても同様に適用することができる。また、上記強調関数Ｇ（ω）は、その強調する周波数領域と、その強調度と、強調する周波数領域の幅とを任意に可変して設定することができる。そして、この線形関数を用いて算出した強調又は抑制関数Ｇ（ω）の場合は、三角関数の多項式を用いて算出した場合に比し、演算が単純であり、演算時間を短縮することができるという利点がある。
【００２３】
なお、前述の式（２）においては、三角関数の多項式を用いて強調又は抑制関数Ｇ（ω）を発生させるものとしたが、本発明はこれに限らず、微分方程式又は変曲点等を用いても強調又は抑制関数Ｇ（ω）を演算することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、被検体の撮影部位について収集された計測データに前処理を施して投影データを取得し、この得られた投影データに対して後に行う逆投影処理による画像のボケをボケ補正手段で予め補正処理し、このボケ補正手段により、三角関数の多項式を、空間周波数に応じてボケの補正を行う原フィルタに乗じて得たフィルタ関数を上記投影データに適用することで上記ボケの補正処理を施し、また、上記ボケ補正手段に、強調又は抑制の度合いを表すパラメータと上記三角関数の多項式ごとの次数を決めるパラメータとを含む強調又は抑制関数を入力することで、上記被検体、撮影部位及び診断目的に応じて上記ボケ補正関数を変えることができる。従って、ボケ補正処理のあらゆる種類のフィルタを用意することなく、被検体の撮影部位について計測するごとに診断の目的に応じた画質の断層像を再構成することができる。このことから、診断能の高い断層像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるＸ線ＣＴ装置における全体的な手順を示すフローチャ
ートである。
【図２】三角関数の多項式を用いて作成した強調関数の一例を示すグラフである。
【図３】三角関数の多項式を用いて作成した強調関数の第二の例を示すグラフである。
【図４】三角関数の多項式を用いて作成した強調関数の第三の例を示すグラフである。
【図５】三角関数の多項式を用いて作成した強調関数の第四の例を示すグラフである。
【図６】三角関数の多項式を用いて作成した強調又は抑制関数の第五の例を示すグラフである。
【図７】線形関数を用いて作成した強調又は抑制関数の一例を示すグラフである。
【図８】従来の断層像再構成方法において投影データに対する逆投影処理による画像のボケを補正するのに用いていたフィルタ関数を示すグラフである。
【図９】従来のフィルタ関数の第二の例を示すグラフである。
【符号の説明】
ω…空間周波数
Ｗ…空間周波数の最高周波数
Ｈ（ω）…フィルタ関数
Ｇ（ω）…強調又は抑制関数
Ｈg1，Ｈg2…強調度又は抑制度
Ｗa1，Ｗa2…第１特定周波数
Ｗb1，Ｗb2…第２特定周波数
【図１】
0003657689.tif 000006
【図２】
0003657689.tif 000007
【図３】
0003657689.tif 000008
【図４】
0003657689.tif 000009
【図５】
0003657689.tif 000010
【図６】
0003657689.tif 000011
【図７】
0003657689.tif 000012
【図８】
0003657689.tif 000013
【図９】
0003657689.tif 000014