(57)【要約】【課題】回転中心がずれて撮影された投影データより回転中心点の位置ずれ量を補正して再構成することによって、良質の断層画像を得る。【解決手段】サイノグラムより所定のチャンネルにおける所定の投影角度範囲の時系列データと回転中心点の位置ずれを仮定したときの対向する投影データの時系列データとの誤差が最小となる位置ずれ量を算出する。  （１）サイノグラムを作成する。  （２）サイノグラムから投影角度範囲の時系列データを作成する。  （３）投影角度範囲の時系列データに対応する対向データの時系列データを作成する。  （４）２つの時系列データの誤差量を求める。  （５）位置ずれｘを所定の範囲内で動かして（３）と（４）を繰り返し行う。  （６）最も小さな誤差量である位置ずれｘを位置ずれ量とする。【選択図】図２
2006000225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイノグラムより所定のチャンネルにおける所定の投影角度範囲の時系列データと回転中心点の位置ずれを仮定したときの対向する投影データの時系列データとの誤差が最小となる位置ずれ量を算出する算出手段と、前記回転中心点の位置ずれを補正して再構成することによって断層画像を得る断層画像形成手段とを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記算出手段は次のステップ１〜６の順により前記回転中心点の位置ずれ量を算出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
ステップ１：サイノグラムを作成する。
ステップ２：サイノグラムより或るチャンネルにおける或る投影角度範囲の時系列データを作成する。
ステップ３：回転中心点の位置ずれがｘあったとして、ステップ２で作成したデータに対応する対向データの時系列データを作成する。
ステップ４：ステップ２の投影角度範囲の時系列データとステップ３の時系列データの誤差量を求める。
ステップ５：回転中心点の位置ずれｘを所定の範囲内で動かしてステップ３とステップ４を繰り返し行う。
ステップ６：ステップ５において最も小さな誤差量である位置ずれｘをこの撮影における回転中心点の位置ずれとする。
【請求項３】
前記算出手段は前記対向する投影データの時系列データを補間により作成して求めることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記ステップ５において、前記回転中心点の位置ずれｘを動かす範囲を順次に狭めてゆき、より高精度の回転中心点の位置ずれ量を決定することを特徴とする請求項２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、回転中心がずれて撮影された投影データから、回転中心点の位置ずれ量を検出して補正し再構成するＸ線ＣＴ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４に示すようにＸ線ＣＴ（Computer Tomography）装置は、被写体Ｓを挟んでＸ線源１とＸ線検出器２が対向して配置されており、被写体Ｓ内の１点を中心にＸ線源１とＸ線検出器２又は被写体Ｓを回転し、回転中に順次にＸ線源１から発せられたＸ線をＸ線検出器２で検出してゆく。このように生成した投影データを、再構成処理することによって断層画像が得られる。このとき、Ｘ線源１とＸ線検出器２の中心、つまり投影データの座標原点を結ぶ直線は常に回転中心点Ａを通っている。
【０００３】
しかしながら、機械的なミスアライメントや被写体Ｓの動き等の原因によって、この直線と被写体Ｓの回転中心点Ａが図５（ａ）から（ｂ）に示すようにずれてしまうと、被写体Ｓの投影データ座標の原点がシフトされる。なお、図５では被写体Ｓが回転する場合を図示したが、被写体Ｓを固定しＸ線源１とＸ線検出器２が回転する場合でも同様である。
【０００４】
このように、座標系がシフトされた投影データを、シフトされていないものとしてそのまま再構成してしまうと、アーチファクトが発生したり、画像の著しい劣化が起きることがある。このような回転中心点の位置ずれを検知するためには、従来では例えば特許文献１のように補正用ファントムや、マーカを撮影して位置ずれを検出することが行われている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３６２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、補正用ファントムを用いて回転中心点の位置ずれを検出する場合に、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データを採取する手間がかかり非効率的である。また、マーカを用いた場合にも、新たにマーカを作成する必要があり、再構成した断層画像にマーカが写るため診断の邪魔となる。
【０００７】
Ｘ線源１としてファンビームを用いた場合に、図６に示すようにファン角度αのＸ線透過経路は、投影角度を１８０度＋２α回転してファン角度が−αであるＸ線透過経路と一致している。これはファン角度α、投影角度βの透過経路の透過データ値をｇ（α，β）とすれば、これに対向する透過経路の透過データ値ｇ（−α，β＋π＋２α）が一致していることを意味している。つまり、（１）式のようになる。
ｇ（α，β）＝ｇ（−α，β＋π＋２α）・・（１）
【０００８】
これはサイノグラム上では、図７に示すように表される。
【０００９】
ところが、被写体Ｓの回転中心点Ａがずれている場合には、前述のように投影データの座標系のシフトとして表れるため、サイノグラム上では図８に示すようになり、（２）式のように表される。
ｇ（α，β）＝ｇ（−α＋２ｘ，β＋π＋２（α−ｘ））・・（２）
【００１０】
このように、本来一致するデータはサイノグラム上では（１）式のように表れるが、回転中心点Ａの位置ずれがある場合には、（２）式のように表れることになる。
【００１１】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、正確に回転中心点の位置ずれを補正することができ、高画質な画像が得られるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、サイノグラムより所定のチャンネルにおける所定の投影角度範囲の時系列データと回転中心点の位置ずれを仮定したときの対向する投影データの時系列データとの誤差が最小となる位置ずれ量を算出する算出手段と、前記回転中心点の位置ずれを補正して再構成することによって断層画像を得る断層画像形成手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置によれば、余分な補正用ファントムやマーカ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が写ることもなく、正確に回転中心点の位置ずれを補正することができ、高画質な画像が得られ診断に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１はＸ線ＣＴシステムの構成図である。患者である被写体Ｓを挟んでＸ線源１１とＸ線検出器１２が配置され、Ｘ線源１１には撮影システム制御部１３の出力が、Ｘ線発生制御部１４を介して接続されている。また、Ｘ線検出器１２の出力は画像入力部１５を介して撮影システム制御部１３に接続されている。更に、撮影システム制御部１３には、画像処理部１６、画像保存部１７、診断モニタ１８、操作部１９、ネットワーク２０が接続されており、ネットワーク２０にはプリンタ２１、診断ワークステーション２２、画像データベース２３が接続されている。
【００１６】
Ｘ線発生装置制御部１４により制御されたＸ線源１１から発生したＸ線は被写体Ｓを透過してＸ線検出器１２により検知され、検知されたＸ線は投影画像として撮影システム制御部１３を介して画像入力部１５に入力される。このＸ線源１１とＸ線検出器１２は被写体Ｓを回転中心として回転を行いながら、所定の回転角度毎に投影画像の収集を行う。或いは、Ｘ線源１１とＸ線検出器１２の位置関係を保持しながら、回転テーブル上に固定した被写体Ｓを回転させてもよい。
【００１７】
入力された各回転角度の投影画像は、撮影システム制御部１３を介して画像処理部１６によってＸ線検出器１２の補正、対数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、断層画像群が作成される。作成された断層画像群は診断モニタ１８に表示、画像保存部１７に保存、ネットワーク２０を介してプリンタ２１、診断ワークステーション２２、画像データベース２３に出力されたりする。表示のウインドウ操作や体軸方向の断層画像の切換え表示操作や断面変換操作、三次元表面表示操作などの種々の操作は操作部１９によって行われる。
【００１８】
図２はこのようなシステムにおける動作例の説明図である。サイノグラムから或るチャンネルにおける或る投影角度範囲の時系列データを作成し、これに回転中心点の位置ずれｘがあるとして、対向するファンビームの投影データの時系列データを作成して、これらの時系列データ間の誤差を求め、この誤差が最小となる位置ずれ量をこの撮影における回転中心点の位置ずれとする。
【００１９】
これを実施するために、次のステップ１〜６の手順を行う。
【００２０】
（１）ステップ１：サイノグラムを作成する。
【００２１】
サイノグラムは図６に示したように、横軸をＸ線検出器１２のチャンネル方向（ファン角度）、縦軸を投影角度方向として投影データを並べて画像にしたものである。
【００２２】
Ｘ線検出器１２に二次元の平面検出器を用いる場合には、体軸方向には特定の位置の検出器列を用いればよい。この特定の位置としては、例えばＸ線ビームの中心軸と一致している位置とすればよい。或いは、体軸方向で回転中心点の位置ずれの大きさが違う可能性がある場合には、適当な複数の位置で回転中心点の位置ずれを求めて、これを補間やフィッティングによって継ぎ合わせることにより、体軸方向の任意の位置の回転中心点の位置ずれを求めることができる。
【００２３】
（２）ステップ２：サイノグラムから或るチャンネルにおける或る投影角度範囲の時系列データを作成する。
【００２４】
サイノグラムから適当なチャンネル、図２ではファン角度αのチャンネルを選択し、このチャンネルの適当な投影角度範囲β〜β＋γの時系列データを作成する。チャンネルは常にＸ線が被写体Ｓを透過してくるチャンネルで、中心に近過ぎないチャンネルを選択するようにする。
【００２５】
投影角度範囲の幅γは計算時間を短縮する場合には短くし、特に計算時間が問題とならないのであれば長くとればよい。
【００２６】
（３）ステップ３：回転中心点の位置ずれｘがあったとして、ステップ２で作成した投影角度範囲の時系列データに対応する対向データの時系列データを作成する。
【００２７】
図８に示したように、回転中心点の位置ずれがｘあった場合には、ｇ（α，β）＝ｇ（−α＋２ｘ，β＋π＋２（α−ｘ))として、一致するデータがサイノグラム上に表れる。これを用いて、ステップ２の時系列データに対応する時系列データを作成する。つまり、ｇ（α，β）〜ｇ（α，β＋γ）の時系列データに対応して、ｇ（−α＋２ｘ，β＋π＋２（α−ｘ))〜ｇ（−α＋２ｘ，β＋π＋２（α−ｘ）＋γ）の時系列データを作成する。
【００２８】
ここで、例えばこのファン角度−α＋２ｘや投影角度β＋π＋２（α−ｘ）の投影データが存在するとは限らないので、そのような場合には、その前後のデータを用いて補間すればよい。
【００２９】
（４）ステップ４：ステップ２の時系列データとステップ３の時系列データの誤差量を求める。
【００３０】
ステップ２とステップ３の時系列データは投影角度βiごとの１次元ベクトルデータとして表すことができ、これらをそれぞれｇi及び[ｇi]とおく。このｇiと[ｇi]は本来一致しているべきデータであり、その誤差を評価量として求める。この誤差量の求め方は、例えば（３）式の平均二乗誤差Ｅにより求めることができる。
Ｅ＝√Σ（ｇi−[ｇi]）2・・（３）
【００３１】
勿論、これは平方根をとらなくてもよいし、更に単純に絶対値誤差Ｅ＝Σ｜ｇi−[ｇi]｜を用いてもよい。これらの誤差Ｅが小さいほど、２つの時系列データはより一致しているということになる。
【００３２】
（５）ステップ５：回転中心点の位置ずれｘを所定の範囲内で動かして、ステップ３とステップ４を繰り返し行う。
【００３３】
回転中心点の位置ずれが起こり得る所定の範囲を決め、位置ずれｘをこの範囲内で順次に変化させる。この変化の仕方は所定の範囲内を所定のサンプリング間隔又は所定のサンプル数でサンプリングすればよい。
【００３４】
（６）ステップ６：ステップ５において最も小さな誤差量である位置ずれｘを、この撮影における回転中心点の位置ずれとする。
【００３５】
ステップ５で位置ずれｘを所定の範囲内で順次に変化させて、求めた誤差量が最小となる位置ずれｘを、この撮影における回転中心点の位置ずれとする。また、更に精度良く位置ずれ量を求める場合には、ここで求めた位置ずれの位置を中心に、両隣のサンプリング点までの範囲をステップ５における所定の範囲として再度繰り返せば、より高精度の位置ずれを検出することができる。
【００３６】
このようにして、回転中心点の位置ずれを検出することができるが、これを補正する方法としては、投影データを補正する方法とバックプロジェクション（逆投影演算）時に補正する方法がある。
【００３７】
投影データを補正する方法は、投影データを検出した位置ずれ量分ずらして新しい投影データを作成する。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データを作成する。
【００３８】
図３はバックプロジェクション時に補正する方法を示し、バックプロジェクションでは（ａ）に示すように、再構成点ＢとＸ線源１１とを結ぶ直線がＸ線検出器１２と交叉する投影座標ＬのＸ線検出器１２のチャンネルｎとｎ＋１を求め、この２つのチャンネルｎとｎ＋１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点Ｂに加える。これを全ての投影角度β、再構成点Ｂについて行う。
【００３９】
ここで、回転中心点の位置ずれがｘであれば、図３（ｂ）に示すように投影座標をｘずらしてＬ＋ｘとすればよい。このＬ＋ｘに対応するＸ線検出器１２のチャンネルｍとｍ＋１を求め、この２つのチャンネルｎとｎ＋１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、再構成点Ｂに加えれば、回転中心点の位置ずれを補正して再構成することができる。
【００４０】
このようにして回転中心点の位置ずれを求め、投影データを補正するか或いは再構成のバックプロジェクション時に投影データ座標系がシフトしているものとしてバックプロジェクションする。これによって回転中心点の位置ずれのない再構成処理となり、この結果得られる断層画像においては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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】Ｘ線ＣＴシステムの構成図である。
【図２】動作例の説明図である。
【図３】バックプロジェクションによる回転中心点の位置ずれ補正の説明図である。
【図４】Ｘ線ＣＴ装置の幾何学的関係の説明図である。
【図５】回転中心点の位置ずれを説明図である。
【図６】Ｘ線投影角度とサイノグラムの説明図である。
【図７】対向する投影データのサイノグラムによる説明図である。
【図８】回転中心点の位置ずれがあった場合の対向する投影データのサイノグラムによる説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１  Ｘ線源
１２  Ｘ線検出器
１３  撮影システム制御部
１４  Ｘ線発生制御部
１５  画像入力部
１６  画像処理部
１７  画像保存部
１８  診断モニタ
１９  操作部
【図１】
2006000225.tif 000003
【図２】
2006000225.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006000225.tif 000007
【図６】
2006000225.tif 000008
【図７】
2006000225.tif 000009
【図８】
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