(57)【要約】【課題】ヘリカルスキャンにより被検体を走査し、得られたデータに基づいて画像データを心電同期再構成法のもとで再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置、画像処理装置及び画像処理方法において、バンディングアーチファクトを軽減すること。【解決手段】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、ヘリカルスキャンにより被検体からデータを心拍又は呼吸信号とともに収集する架台装置１と、データから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成する補間処理部２０４と、複数のデータセットを加重加算することにより単一のデータセットを生成する加重加算処理部２０５と、単一のデータセットに基づいて画像データを再構成する再構成処理部２０６とを具備する。【選択図】図１
2006239302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライス方向に沿って複数のＸ線検出素子列を配置した２次元検出器とＸ線管とを備え、ヘリカルスキャンにより被検体から投影データを収集する架台部と、
心拍信号又は呼吸信号を収集する生体信号収集手段と、
第１心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データと第２心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データとが加重加算されるように、画像の再構成を行う加重加算・再構成処理手段とを備え、
前記加重加算・再構成処理手段は前記スライス方向に沿った複数の画像をそれぞれ求めるものであり、かつ、前記加重加算は、スライス方向の位置の変更に伴って、前記第１投影データと前記第２投影データに対する重み係数が変わるように構成されたことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記重み係数は、スライス方向の位置の変更に伴って、前記第１投影データに対する重み係数が徐々に小さくなり、前記第２投影データに対する重み係数が徐々に大きくなるように構成されたものである。
【請求項３】
スライス方向に沿って複数のＸ線検出素子列を配置した２次元検出器とＸ線管とを備え、ヘリカルスキャンにより被検体から投影データを収集する架台部と、
心拍信号又は呼吸信号を収集する生体信号収集手段と、
第１心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データに基づいて第１画像を再構成し、第１心拍期又は呼吸期とは異なる第２心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データに基づいて第２画像を再構成する再構成手段と、
前記第１画像と第２画像を加重加算することにより加重加算処理部とを備え、
前記再構成手段は前記スライス方向に沿った複数の画像をそれぞれ求めるものであり、かつ、前記加重加算処理部は、スライス方向の位置の変更に伴って、前記第１画像と前記第２画像に対する重み係数が変わるように構成されたことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記重み係数は、スライス方向の位置の変更に伴って、前記第１画像に対する重み係数が徐々に小さくなり、前記第２画像に対する重み係数が徐々に大きくなるように構成されたものである。
【請求項５】
ヘリカルスキャンにより被検体からデータを心拍又は呼吸信号とともに収集する架台部と、
前記データから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成する補間部と、
前記複数のデータセットを加重加算することにより単一のデータセットを生成する加重加算処理部と、
前記単一のデータセットに基づいて画像データを再構成する再構成部とを具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記加重加算処理部に重みを供給する重み発生部を備え、
前記重み発生部は、前記スライス位置に関する１８０度＋ファン角の角度範囲のデータセットを前記データから補間により揃えることができる範囲の中心又は端から、前記データセット各々の角度範囲の中心までの間隔に応じた値で前記重みを発生することを特徴とする請求項６記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記加重加算処理部に重みを供給する重み発生部を備え、
前記重み発生部は、前記データセット各々の角度範囲の中心が、前記スライス位置に関する１８０度＋ファン角の角度範囲のデータセットを前記データから補間により揃えることができる範囲の中心に近いほど高い値で前記重みを発生することを特徴とする請求項３記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記加重加算処理部に重みを供給する重み発生部を備え、
前記重み発生部は、前記データセット各々の角度範囲の中心が、前記スライス位置に関する１８０度＋ファン角の角度範囲のデータセットを前記データから補間により揃えることができる範囲の端から遠いほど高い値で前記重みを発生することを特徴とする請求項６記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
前記重みの値は、前記スライス位置に関する１８０度＋ファン角の角度範囲のデータセットを前記データから補間により揃えることができる範囲の中心から端に向かって直線的に低下することを特徴とする請求項７記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
前記重みの値は、前記スライス位置に関する１８０度＋ファン角の角度範囲のデータセットを前記データから補間により揃えることができる範囲の中心から端に向かって曲線的に低下することを特徴とする請求項７記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１１】
前記重みの値は、前記スライス位置に関する１８０度＋ファン角の角度範囲のデータセットを前記データから補間により揃えることができる範囲の中心から端に向かって台形形状に近似的に変化することを特徴とする請求項７記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１２】
前記スライス位置の異なる複数の画像データから断面変換処理により任意の断面の画像データを生成する画像処理部をさらに備えることを特徴とする請求項５記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１３】
ヘリカルスキャンにより被検体からデータを心拍又は呼吸信号とともに収集する架台部と、
前記データから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成する補間部と、
前記複数のデータセットから複数の画像データをそれぞれ再構成する再構成部と、
前記複数の画像データを加重加算することにより単一の画像データを生成する加重加算処理部とを具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１４】
ヘリカルスキャンにより被検体からデータを心拍又は呼吸信号とともに収集する架台部と、
前記データに含まれる心拍期又は呼吸期が異なる所定角度範囲分の複数のデータセットから、単一の画像データを再構成する再構成部とを具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１５】
被検体から心拍又は呼吸信号とともにヘリカルスキャンにより収集したデータを記憶する記憶部と、
前記データから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成する補間部と、
前記複数のデータセットを加重加算することにより単一のデータセットを生成する加重加算処理部と、
前記単一のデータセットに基づいて画像データを再構成する再構成部とを具備することを特徴とする画像処理装置。
【請求項１６】
被検体から心拍又は呼吸信号とともにヘリカルスキャンにより収集したデータを記憶する記憶部と、
前記データから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成する補間部と、
前記複数のデータセットから複数の画像データをそれぞれ再構成する再構成部と、
前記複数の画像データを加重加算することにより単一の画像データを生成する加重加算処理部とを具備することを特徴とする画像処理得装置。
【請求項１７】
被検体から心拍又は呼吸信号とともにヘリカルスキャンにより収集したデータを記憶する記憶部と、
前記データに含まれる心拍期又は呼吸期が異なる所定角度範囲分の複数のデータセットから、単一の画像データを再構成する再構成部とを具備することを特徴とする画像処理装置。
【請求項１８】
ヘリカルスキャンにより被検体からデータを心拍又は呼吸信号とともに収集し、
前記データから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成し、
前記複数のデータセットを加重加算することにより単一のデータセットを生成し、
前記単一のデータセットに基づいて画像データを再構成することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置の画像処理方法。
【請求項１９】
ヘリカルスキャンにより被検体からデータを心拍又は呼吸信号とともに収集し、
前記データから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成し、
前記複数のデータセットから複数の画像データをそれぞれ再構成し、
前記複数の画像データを加重加算することにより単一の画像データを生成することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置の画像処理方法。
【請求項２０】
スライス方向に沿って複数のＸ線検出素子列を配置した２次元検出器とＸ線管とを用いてヘリカルスキャンにより被検体から投影データを収集する工程と、
心拍信号又は呼吸信号を収集する工程と、
第１心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データと第２心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データとが加重加算されるように、画像の再構成を行う加重加算・再構成処理工程とを有し、
前記加重加算・再構成処理工程では前記スライス方向に沿った複数の画像がそれぞれ求められ、かつ、スライス方向の位置の変更に伴って、前記第１投影データと前記第２投影データに対する重み係数が変化されることを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置の画像処理方法。
【請求項２１】
スライス方向に沿って複数のＸ線検出素子列を配置した２次元検出器とＸ線管と用いてヘリカルスキャンにより被検体から投影データを収集する工程と、
心拍信号又は呼吸信号を収集する工程と、
第１心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データに基づいて第１画像を再構成し、第１心拍期又は呼吸期とは異なる第２心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データに基づいて第２画像を再構成する再構成工程と、
前記第１画像と第２画像を加重加算する加重加算工程とを有し、
前記再構成工程では前記スライス方向に沿った複数の画像をそれぞれ求め、前記加重加算工程では前記スライス方向の位置の変更に伴って、前記第１画像と前記第２画像に対する重み係数が変化されることを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘリカルスキャンにより被検体を走査し、得られたデータに基づいて画像データを心電同期再構成法のもとで再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、被検体を透過したＸ線の強度に基づいて、被検体についての情報を画像により提供するものであり、疾病の診断、治療や手術計画等を初めとする多くの医療行為において重要な役割を果たしている。
【０００３】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置を使った動きの速い特に心臓検査では、画像の時間分解能の向上が重要な課題の一である。その課題に対する主要な対処法としては、ハーフ再構成法と、心電同期再構成法との併用がある。周知のとおり、この方法は、操作者が指定した心臓の動きの位相を中心として、Ｘ線管が１８０°＋α（αはファン角度）の範囲を回転する間に収集された投影データセットにより画像データを再構成する。さらに、最近では、ハーフ心電同期再構成法を、マルチスライス対応の検出器（多列型検出器）を使ったヘリカルスキャンに適用することが試みられている。
【０００４】
図１０に示すように、横軸を時間、縦軸をＺ軸（体軸）上の位置として、データの存在範囲（各検出器列の軌道群）を、心電波形（ＥＣＧ）とともに示している。このデータの存在範囲内であって、各スライスＺ１，Ｚ２上の指定位相を中心とした１８０°＋αの範囲（太線）のデータセットをヘリカル補間により生成し、生成したデータセットからが断層画像を再構成する。同様に、一定の間隔で複数のスライスについてそれぞれ断層画像を再構成する。実際の診断では、複数のスライスの断層画像から、それを横切るような任意の向きの断面の画像をＭＰＲ（断面変換）により生成することがなされている。
【０００５】
しかし、例えばスライスＺ１の画像は第２心拍beat2のデータセットに由来し、隣のスライスＺ２の画像は第３心拍beat3のデータセットに由来し、そのように異なる心拍期の画像を部分的に合成してＭＰＲ画像を生成しているので、心拍期の間の呼吸等の体動により、図７（ａ）に例示するように、ＭＰＲ画像にはバンディングアーチファクト（画像に段差ができる）が発生するという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ヘリカルスキャンにより被検体を走査し、得られたデータに基づいて画像データを心電同期再構成法のもとで再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置、画像処理装置及び画像処理方法において、バンディングアーチファクトを軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１局面において、スライス方向に沿って複数のＸ線検出素子列を配置した２次元検出器とＸ線管とを備え、ヘリカルスキャンにより被検体から投影データを収集する架台部と、心拍信号又は呼吸信号を収集する生体信号収集手段と、第１心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データと第２心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データとが加重加算されるように、画像の再構成を行う加重加算・再構成処理手段とを備え、前記加重加算・再構成処理手段は前記スライス方向に沿った複数の画像をそれぞれ求めるものであり、かつ、前記加重加算は、スライス方向の位置の変更に伴って、前記第１投影データと前記第２投影データに対する重み係数が変わるように構成されたことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置である。  
本発明は、第２局面において、スライス方向に沿って複数のＸ線検出素子列を配置した２次元検出器とＸ線管とを備え、ヘリカルスキャンにより被検体から投影データを収集する架台部と、心拍信号又は呼吸信号を収集する生体信号収集手段と、第１心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データに基づいて第１画像を再構成し、第１心拍期又は呼吸期とは異なる第２心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データに基づいて第２画像を再構成する再構成手段と、前記第１画像と第２画像を加重加算することにより加重加算処理部とを備え、前記再構成手段は前記スライス方向に沿った複数の画像をそれぞれ求めるものであり、かつ、前記加重加算処理部は、スライス方向の位置の変更に伴って、前記第１画像と前記第２画像に対する重み係数が変わるように構成されたことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置である。
【０００８】
本発明は、第３局面において、ヘリカルスキャンにより被検体からデータを心拍又は呼吸信号とともに収集する架台部と、前記データから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成する補間部と、前記複数のデータセットを加重加算することにより単一のデータセットを生成する加重加算処理部と、前記単一のデータセットに基づいて画像データを再構成する再構成部とを具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置である。  
本発明は、第４局面において、ヘリカルスキャンにより被検体からデータを心拍又は呼吸信号とともに収集する架台部と、前記データから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成する補間部と、前記複数のデータセットから複数の画像データをそれぞれ再構成する再構成部と、前記複数の画像データを加重加算することにより単一の画像データを生成する加重加算処理部とを具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置である。  
本発明は、第５局面において、ヘリカルスキャンにより被検体からデータを心拍又は呼吸信号とともに収集する架台部と、前記データに含まれる心拍期又は呼吸期が異なる所定角度範囲分の複数のデータセットから、単一の画像データを再構成する再構成部とを具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置である。  
本発明は、第６局面において、被検体から心拍又は呼吸信号とともにヘリカルスキャンにより収集したデータを記憶する記憶部と、前記データから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成する補間部と、前記複数のデータセットを加重加算することにより単一のデータセットを生成する加重加算処理部と、前記単一のデータセットに基づいて画像データを再構成する再構成部とを具備することを特徴とする画像処理装置である。  
本発明は、第７局面において、被検体から心拍又は呼吸信号とともにヘリカルスキャンにより収集したデータを記憶する記憶部と、前記データから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成する補間部と、前記複数のデータセットから複数の画像データをそれぞれ再構成する再構成部と、前記複数の画像データを加重加算することにより単一の画像データを生成する加重加算処理部とを具備することを特徴とする画像処理得装置である。  
本発明は、第８局面において、被検体から心拍又は呼吸信号とともにヘリカルスキャンにより収集したデータを記憶する記憶部と、前記データに含まれる心拍期又は呼吸期が異なる所定角度範囲分の複数のデータセットから、単一の画像データを再構成する再構成部とを具備することを特徴とする画像処理装置である。  
本発明は、第９局面において、ヘリカルスキャンにより被検体からデータを心拍又は呼吸信号とともに収集し、前記データから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成し、前記複数のデータセットを加重加算することにより単一のデータセットを生成し、前記単一のデータセットに基づいて画像データを再構成することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置の画像処理方法である。
本発明は、第１０局面において、ヘリカルスキャンにより被検体からデータを心拍又は呼吸信号とともに収集し、前記データから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成し、前記複数のデータセットから複数の画像データをそれぞれ再構成し、前記複数の画像データを加重加算することにより単一の画像データを生成することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置の画像処理方法である。
本発明は、第１１局面において、ヘリカルスキャンにより被検体からデータを心拍又は呼吸信号とともに収集し、前記データに含まれる心拍期又は呼吸期が異なる所定角度範囲分の複数のデータセットから、単一の画像データを再構成することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置の画像処理方法である。
本発明は、第１２局面において、被検体から心拍又は呼吸信号とともにヘリカルスキャンにより収集したデータから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成し、前記複数のデータセットを加重加算することにより単一のデータセットを生成し、前記単一のデータセットに基づいて画像データを再構成することを特徴とする画像処理方法である。
本発明は、第１３局面において、被検体から心拍又は呼吸信号とともにヘリカルスキャンにより収集したデータから、スライス位置が同一であって、心拍期又は呼吸期が異なる、前記心拍又は呼吸の特定位相を中心とした１８０度＋ファン角の角度範囲分の複数のデータセットを補間により生成し、前記複数のデータセットから複数の画像データをそれぞれ再構成し、前記複数の画像データを加重加算することにより単一の画像データを生成することを特徴とする画像処理方法である。
本発明は、第１４局面において、被検体から心拍又は呼吸信号とともにヘリカルスキャンにより収集したデータを記憶し、前記データに含まれる心拍期又は呼吸期が異なる所定角度範囲分の複数のデータセットから、単一の画像データを再構成することを特徴とする画像処理方法である。
本発明は、第１５局面において、スライス方向に沿って複数のＸ線検出素子列を配置した２次元検出器とＸ線管とを用いてヘリカルスキャンにより被検体から投影データを収集する工程と、心拍信号又は呼吸信号を収集する工程と、第１心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データと第２心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データとが加重加算されるように、画像の再構成を行う加重加算・再構成処理工程とを有し、前記加重加算・再構成処理工程では前記スライス方向に沿った複数の画像がそれぞれ求められ、かつ、スライス方向の位置の変更に伴って、前記第１投影データと前記第２投影データに対する重み係数が変化されることを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置の画像処理方法である。  
本発明は、第１６局面において、スライス方向に沿って複数のＸ線検出素子列を配置した２次元検出器とＸ線管と用いてヘリカルスキャンにより被検体から投影データを収集する工程と、心拍信号又は呼吸信号を収集する工程と、第１心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データに基づいて第１画像を再構成し、第１心拍期又は呼吸期とは異なる第２心拍期又は呼吸期に対応する前記投影データに基づいて第２画像を再構成する再構成工程と、
前記第１画像と第２画像を加重加算する加重加算工程とを有し、前記再構成工程では前記スライス方向に沿った複数の画像をそれぞれ求め、前記加重加算工程では前記スライス方向の位置の変更に伴って、前記第１画像と前記第２画像に対する重み係数が変化されることを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置の画像処理方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ヘリカルスキャンにより被検体を走査し、得られたデータに基づいて画像データを心電同期再構成法のもとで再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置、画像処理装置及び画像処理方法において、バンディングアーチファクトを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明によるＸ線コンピュータ断層撮影装置の実施形態を説明する。なお、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管と放射線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。また、１スライスの断層像データを再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋α（α；ファン角）分の投影データが必要とされる。本実施形態では、動きの速い心臓等の撮影に有効なハーフスキャン法を採用する。また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、ここでは、前者の間接変換形として説明する。また、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本発明では、従来からの一管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であっても、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。
【００１１】
図１は本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示している。このＸ線コンピュータ断層撮影装置は、被検体に関する投影データを収集するために構成された架台装置１を有する。架台装置１は、Ｘ線管１０１とマルチスライス型（多列型）のＸ線検出器１０２を有する。Ｘ線管１０１とマルチスライス型Ｘ線検出器１０２は、架台駆動装置１０５により回転駆動されるリング状の回転フレーム１０３に搭載される。回転フレーム１０３の回転軸をＺ軸と定義する。ここではＺ軸を中心とする回転座標計を規定する。Ｘ線管１０１の焦点からＸ線検出器１０２の検出面中心を結ぶＺ軸に直交する軸をＸ軸と定義する。Ｙ軸はＺ軸とＸ軸とにともに直交する。
【００１２】
回転フレーム１０３の中央部分は開口され、その開口部に、寝台装置３の天板３０２上に載置された被検体Ｐが挿入される。被検体Ｐの心電図を検出するために、被検体Ｐには心電計１０６が装着される。なお、心電計１０６は、被検体Ｐの生体信号を計測するための装置として装備されており、被検体Ｐの呼吸の周期的な動きを計測する呼吸計であってもよい。
【００１３】
Ｘ線管１０１の陰極陽極間には高圧発生装置１０４から管電圧（高電圧）が印加され、またＸ線管１０１のフィラメントには高圧発生装置１０４からフィラメント電流が供給される。管電圧の印加及びフィラメント電流の供給によりＸ線が発生される。
【００１４】
マルチスライス型Ｘ線検出器１０２は、各々が例えば０．５ｍｍ×０．５ｍｍの正方の受光面を有する複数のＸ線検出素子を有する。例えば９１６個のＸ線検出素子がチャンネル方向（Ｙ軸に近似）に配列される。この列がスライス方向（Ｚ軸）に例えば４０列並設される。
【００１５】
一般的にＤＡＳ（ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ） と呼ばれているデータ収集装置１０７は、検出器１０２からチャンネルごとに出力される信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにディジタル信号に変換する。このデータ（生データともいう）は架台外部の計算機本体２に供給される。計算機本体２の前処理部２０２は、データ収集装置１０７から出力されるデータ（生データ）に対して感度補正等の補正処理を施す。前処理された生データは一般的に投影データと称する。投影データは、Ｘ線管１０１の回転角度を表すビュー角、チャンネル番号、列番号及び天板３０２の位置を表す各コードを関連付けられ、心電計１０６の心電図データとともにに計算機本体２の投影データ記憶部２０３に記憶される。
【００１６】
計算機本体２は、上記前処理部２０２及び投影データ記憶部２０３とともに、スキャン制御部２０１、ヘリカル補間処理部２０４、加重加算処理部２０５、画像再構成処理部２０６、重み発生部２０７、投影データ選択部２０８、画像記憶部２０９、ＭＰＲ処理部（断面変換処理部）２１０、表示装置２１１、入力装置２１２を有する。投影データ選択部２０８は、投影データ記憶部２０３に対して、入力装置２１２から指定されたスライス（Ｚ軸上の位置）と、入力装置２１２から指定された心拍位相に対応した少なくともハーフ再構成に必要な角度範囲の投影データ、本実施形態では１８０度＋ファン角αの角度範囲とに対応する投影データの読み出しを制御する。
【００１７】
ヘリカル補間処理部２０４は、入力装置２１２から指定された心拍位相（特定位相）を中心とした１８０度＋ファン角αの角度範囲分のデータ（１８０度＋ファン角αの角度範囲分のデータの群を以下単にデータセットと称する）を、入力装置２１２から指定されたスライスを中心として距離補間することにより、指定スライスに関する複数のデータセットを生成する。単一または数枚のスライスが指定されてもよいが、マルチスライスによるヘリカルスキャンではボリュームデータやＭＰＲ画像（断面変換画像）の生成を目的とすることが多く、典型的には、Ｚ軸方向に広がる再構成範囲（スキャン範囲Ｓ−ＦＯＶと区別してＤ−ＦＯＶと呼ばれる）と、スライス間隔とにより、多数枚のスライスが一括指定されることが多い。
【００１８】
ヘリカル補間処理部２０４による距離補間は一般的手法であり、指定スライスを挟んでＺ位置が異なる典型的には２箇所の投影データを、指定スライスからの距離に応じて加重加算する処理である。この処理を１８０度＋ファン角αの角度範囲内の複数のビュー角ごとに繰り返すことにより、上記指定スライスに関するデータセットを揃えることができる。本実施形態では、心拍期の異なる複数のデータセットを各スライスごとに生成する。
【００１９】
加重加算処理部２０５は、ヘリカル補間処理部２０４により生成された同じスライスに関する心拍期の異なる複数のデータセットを、重み発生部２０７から各データセットごとに決定された重みにより加重加算することにより、各スライスごとに単一のデータセットを生成する。画像再構成処理部２０６は、加重加算により各スライスごとに生成されたデータセットに基づいて断層画像データをハーフ再構成法により再構成する。再構成された複数のスライスに関する断層画像データは各スライス位置を表すコードとともに画像記憶部２０９に記憶される。ＭＰＲ処理部２１０は、複数のスライスに関する断層画像データから、スライス間を任意に手法で補間することによりボクセル集合体としてのボリュームデータを生成するとともに、ボリュームデータから、指定された任意の向きのスライスに関する断層画像データを生成する。生成された断層画像データは表示装置２１１に表示される。
【００２０】
図２（ａ）には本実施形態によるファンビーム対応の１スライス分の画像再構成処理の流れの概要を示している。図３には本実施形態によるヘリカルスキャン（データ収集）からＭＰＲ画像生成までの全体の流れを示している。本実施形態の画像再構成処理について、図４を参照しながら説明する。まず、図４は横軸を時間、縦軸をＺ軸（体軸）上の位置として、斜めに横切るデータの存在範囲（各検出器列の軌道群）を、心電波形（ＥＣＧ）とともに示している。図４では、入力装置２１２から指定された心拍位相（特定位相）を中心とした１８０度＋ファン角αの角度範囲の帯（指定位相帯という）を斜線で示している。
【００２１】
まず、検出器１０２の多列を使ってヘリカルスキャン、指定範囲にわたって指定されたヘリカルピッチで実行される（Ｓ１１）。ヘリカルスキャンが終了し、それにより収集された投影データは投影データ記憶部２０３に記憶される。次に、投影データ選択部２０８により、スライスＺ１がデータ存在範囲を横切る範囲ＲＺ１が特定される（Ｓ１２）。この範囲ＲＺ１は、スライスＺ１上の投影データを、ヘリカル補間（内挿補間）により揃えることのできる範囲を表している。このデータの存在範囲内であって、心拍期の異なる少なくとも２つの隣り合う指定位相帯を、指定スライスＺ１が横切る少なくとも２つの範囲ＲＳ(Z1B2)、ＲＳ(Z1B3)が決定される（Ｓ１３）。なお、データの存在範囲内であって、隣り合う少なくとも２つの心拍期の指定位相帯を指定スライスが横切るように、回転フレーム１０３の１回転に要する時間内で天板３０２が移動する距離としてのヘリカルピッチが予め好適に設定されている。
【００２２】
さらに投影データ選択部２０８により、各データセット範囲ＲＳ(Z1B2)、ＲＳ(Z1B3)上の離散的なサンプリングポイントＳＰごとに指定スライスＺ１を挟んで最も近い検出器列軌道上の２箇所の位置Ｓ１、Ｓ２が特定される。特定された投影データは、ヘリカル補間処理部２０４により、スライスＺ１からの距離に応じて加重加算される。このヘリカル補間処理は、１８０度＋ファン角αの角度範囲ＲＳ(Z1B2)、ＲＳ(Z1B3)内の複数のサンプリングポイントＳＰ、換言すると２°等で離散するＸ線管焦点の回転軌道上のビューポイントごとに繰り返すことにより、スライスＺ１に関するここでは２つのデータセットＳＥＧ(Z1B2)、ＳＥＧ(Z1B3)が揃えられる。
【００２３】
スライスＺ１に関する心拍期の異なるここでは２つのデータセットＳＥＧ(Z1B2)、ＳＥＧ(Z1B3)各々に対して、重み発生部２０７により、重みにが決定される（Ｓ１４）。重みは、スライスＺ１がデータ存在範囲を横切る範囲ＲＺ１の中心から、各角度範囲ＲＳ(Z1B2)、ＲＳ(Z1B3)の中心までの距離（時間幅）Ｄ１、Ｄ２に応じて、データセットＳＥＧ(Z1B2)、ＳＥＧ(Z1B3)ごとに決定される。
【００２４】
スライス位置Ｚ１に関する１８０度＋ファン角の角度範囲のデータセットＳＥＧ(Z1B2)、ＳＥＧ(Z1B3)をヘリカル補間により揃えることができる範囲ＲＺ１の中心から、データセット各々の角度範囲ＲＳ(Z1B2)、ＲＳ(Z1B3)の中心までの間隔Ｄ１、Ｄ２に応じた値で、重みが決定される。図４に示すように、データセット各々の角度範囲ＲＳ(Z1B2)、ＲＳ(Z1B3)の中心が、範囲ＲＺ１の中心に近いほど、つまり距離Ｄが短いほど、高い値、ここでは、“１”に接近するように重みが決定される。具体的な重みの値の決定方法は様々なバリエーションがあり、例えば、重みの値は、図５（ａ）に示すように、指定スライスに関する１８０度＋ファン角の角度範囲ＲＳのデータセットをデータから補間により揃えることができる範囲ＲＺの中心から端に向かって直線的に低下する一次関数のもとで決定される。または、重みの値は、図５（ｂ）に示すように、指定スライスに関する１８０度＋ファン角の角度範囲ＲＳのデータセットをデータから補間により揃えることができる範囲ＲＺの中心から端に向かって台形形状に近似的に変化するように決定される。または、重みの値は、図５（ｃ）、図５（ｄ）に示すように、指定スライスに関する１８０度＋ファン角の角度範囲ＲＳのデータセットをデータから補間により揃えることができる範囲ＲＺの中心から端に向かって緩やかに曲線的に低下する各種曲線関数のもとで決定される。
【００２５】
重みは次のように決定するようにしてもよい。上述では、重みは、指定スライスがデータ存在範囲を横切る範囲ＲＺの中心から角度範囲ＲＳの中心までの距離（時間幅）Ｄに応じて決定されると説明したが、数１に示すように、指定スライスがデータ存在範囲を横切る範囲ＲＺの幅ＶＰＩの１／２から、当該距離（時間幅）Ｄの絶対値を引き算した値、つまり、範囲ＲＺの端からの距離が長いほど高い値、つまり、ここでは、“１”に接近するように重みが決定されるようにしてもよい。数１では、各データセットに対する重みの合計が１になるように、重みが正規化されている。このように端からの距離に応じて重みを決定することにより、データセット範囲ＲＳの中心が範囲ＲＺの中心に一致するという特定の状況に対応することができる。この特定の状況では、図４に示した重み決定方法によると、距離Ｄがゼロになり、重みが発散してしまう可能性がある。
【数１】
2006239302.tif 000003
【００２６】
重みが決まると、次に、加重加算処理部２０５において、心拍期は異なるが、同じスライスに関する複数のデータセット、例えばスライスＺ１に関する第２心拍期Beat１のデータセットＳＥＧ(Z1B2)と、同じスライスＺ１に関する第３心拍期Beat３のデータセットＳＥＧ(Z1B3)が、それぞれの重みＷ１、Ｗ２により、ビュー角及びチャンネルごとに加重加算される（Ｓ１５）。それにより心拍期が混在したスライスＺ１に関する単一のデータセットＳＥＧ(Z1)が生成される。他のスライスＺ２、・・・についても同様に、データセットＳＥＧ(Z2)，・・・が生成される。
【００２７】
連続する複数のスライスに関する複数のデータセットＳＥＧ(Z1)，ＳＥＧ(Z2)，・・・から、当該複数のスライスに関する複数の断層画像（データ）Ｉ(Z1)，Ｉ(Z2)，・・・がそれぞれ再構成処理部２０６により再構成される（Ｓ１６）。複数のスライスに関する複数の断層画像データＩ(Z1)，Ｉ(Z2)，・・・は、画像記憶部２０９に記憶される。入力装置２１２を介してＺ軸に対して傾斜する任意のオブリーク断面の画像生成（断面変換処理）が指示されたとき、画像記憶部２０９からＭＰＲ処理部２１０に、当該指定断面に近似する位置（ピクセル）のデータが選択的に読み出される。ＭＰＲ処理部２１０は、読み出されたデータを補間して当該断面上のピクセルのデータを生成する（Ｓ１７）。生成された任意断面の画像は表示装置２１１に表示される。
【００２８】
以上のように本実施形態によれば、各スライスの断層画像は複数の心拍期に収集したデータに由来して生成されるので、心拍期の間の呼吸等の体動に起因する図７（ａ）に例示したようなバンディングアーチファクト（画像に段差ができる）の発生が軽減される（図７（ｂ）参照）。
【００２９】
なお、上述の説明では、ファンビーム対応の画像再構成処理の流れを説明したが、Ｘ線管から被検体に向かってＸ線をコーン状に発生するとともに、被検体を透過したＸ線をスライス方向（対軸方向）に沿って複数のＸ線検出器列が並列された多列型の検出器で検出するいわゆるコーンビーム型ＣＴスキャナでヘリカルスキャンを行って投影データを収集する場合、図２（ｂ）に示すように、収集した投影データを、スライス方向に関するＸ線の広がり角、つまりＸ線のコーン角を考慮して、実際のレイに沿って逆投影をするコンビーム再構成処理を行う前段階で、投影データに重みＷ１，Ｓ２を乗算する。重みＷ１，Ｓ２を乗算した投影データを個々に再構成（コーンビーム再構成）し、生成された画像を加算する。
【００３０】
また、上述の説明では、再構成前の段階で、心拍期の異なる生データ又は投影データに対して加重加算を行うものであるが、図８、図９に示すように、加重加算処理の前段階で再構成処理部２０６において同じスライスＺ１に関する異なる心拍期の複数の断層画像Ｉ(Z1B2)，Ｉ(Z1B3)を再構成し、再構成した複数の断層画像Ｉ(Z1B2)，Ｉ(Z1B3)を重み発生部２０７により発生された重みＷ１、Ｗ２により画像処理部２１３により加重加算処理をするようにしてもよい。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態によるＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図。
【図２】本実施形態による１スライスの画像再構成処理の流れの概要を示す図。
【図３】本実施形態によるヘリカルスキャン（データ収集）からＭＰＲ画像生成までの流れを示す図。
【図４】図３のＳ１４の重み決定方法の補足図。
【図５】図１の重み発生部による重み関数のバリエーションを示す図。
【図６】図３のＳ１４の他の重み決定方法の補足図。
【図７】本実施形態によるＭＰＲ画像の一例を示す図。
【図８】本発明の実施形態によるＸ線コンピュータ断層撮影装置の他の構成を示す図。
【図９】図８の構成例に対応する１スライスの画像再構成処理の流れの概要を示す図。
【図１０】従来のハーフ心電同期再構成法の補足図。
【符号の説明】
【００３３】
１…架台装置、２…計算機本体、３…寝台装置、１０１…Ｘ線管、１０２…マルチスライス型Ｘ線検出器、１０３…回転フレーム、１０４…高圧発生装置、１０５…架台駆動装置、１０６…心電計、１０７…データ収集装置、２０１…スキャン制御部、２０２…前処理部、２０３…投影データ記憶部、２０４…ヘリカル補間処理部、２０５…加重加算処理部、２０６…画像再構成処理部、２０７…重み発生部、２０８…投影データ選択部、２０９…画像記憶部、２１０…ＭＰＲ処理部、２１１…表示装置、２１２…入力装置。
【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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