(57)【要約】【課題】  補正用ファントムやマーカー等の補助的手段を付加することなく、簡易な構成で容易且つ正確に回転中心点の位置ずれを補正することができ、高画質な画像を得る。【解決手段】  １８０°＋ファン角度よりも大きな投影角度の範囲内の投影データを得て、当該投影データから投影角度の範囲の相異なる２つの投影データを作成し、これら２つの投影データから各々別個に再構成した各投影画像間の一致度が最大となる回転中心点の位置ずれ量を決定し、この位置ずれを補正して、投影画像を再構成する。【選択図】  図４
2006034450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源及び放射線検出手段を含む撮影ユニットと被検体とを相対的に回転させる放射線撮影装置の画像処理方法において、
前記放射線検出手段により検出された投影データから投影角度範囲の相異なる２つの投影データを作成する投影データ作成工程と、
前記撮影ユニットまたは前記被写体の回転中心の位置ずれ量を仮定し、仮定した位置ずれ量を考慮して前記２つの投影データからそれぞれ再構成画像を生成して一対の再構成画像を得る再構成画像生成工程と、
前記一対の再構成画像の一致度を求める演算工程と、
前記位置ずれ量を変更して前記再構成画像生成工程および前記演算工程を繰り返して、複数対の再構成画像にそれぞれ対応する一致度を求める繰り返し工程と、
前記複数対の再構成画像に対応するそれぞれの一致度の中から、最も高い一致度を示す再構成画像の対を選択する選択工程と、
前記選択工程にて選択された再構成画像の対において仮定されている前記位置ずれ量を用いて補正演算を行う補正演算工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記補正演算工程は、前記投影データから前記位置ずれ量だけずらした補正投影データを作成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記補正演算工程は、前記位置ずれ量の分だけ前記投影データの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とを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項４】
放射線源及び放射線検出手段を含む撮影ユニットと被検体とを相対的に回転させる放射線撮影装置の画像処理方法において、
前記放射線検出手段により検出された投影データから投影角度範囲の相異なる２つの投影データを作成する投影データ作成工程と、
前記撮影ユニットまたは前記被写体の回転中心の位置ずれ量を仮定し、仮定した位置ずれ量を考慮して前記２つの投影データから所定の部分領域についてそれぞれ部分再構成画像を生成して一対の部分再構成画像を得る部分再構成画像生成工程と、
前記一対の部分再構成画像の一致度を求める演算工程と、
前記位置ずれ量を変更して前記部分再構成画像生成工程および前記演算工程を繰り返して、複数対の部分再構成画像にそれぞれ対応する一致度を求める繰り返し工程と、
前記複数対の部分再構成画像に対応するそれぞれの一致度の中から、最も高い一致度を示す部分再構成画像の対を選択する選択工程と、
前記選択工程にて選択された部分再構成画像の対において仮定されている前記位置ずれ量を用いて、前記放射線検出手段により検出された投影データから全領域の再構成画像を生成する再構成画像生成工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項５】
前記投影データ作成工程は、前記２つの投影データの投影角度範囲が１８０°＋ファン角度以上となるように投影角度範囲を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像処理方法。
【請求項６】
前記投影データ作成工程は、前記２つの投影データの投影角度範囲の重複する範囲が最小となるように投影角度範囲を設定することを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
【請求項７】
前記繰り返し工程は、所定の範囲で順次に前記位置ずれ量を変化させながら前記再構成画像生成工程および前記演算工程を繰り返すとともに、前記所定の範囲を順次狭めてゆくことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像処理方法。
【請求項８】
前記演算工程は、前記一対の再構成画像間の二乗誤差を求めることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像処理方法。
【請求項９】
放射線源及び放射線検出手段を含む撮影ユニットと被検体とを相対的に回転させる放射線撮影装置において、
前記放射線検出手段により検出された投影データから投影角度範囲の相異なる２つの投影データを作成する投影データ作成手段と、
前記撮影ユニットまたは前記被写体の回転中心の位置ずれ量を仮定し、仮定した位置ずれ量を考慮して前記２つの投影データからそれぞれ再構成画像を生成して一対の再構成画像を得る再構成画像生成手段と、
前記一対の再構成画像の一致度を求める演算手段と、
前記位置ずれ量を変更して前記再構成画像生成手段による画像再構成および前記演算手段による演算を繰り返して、複数対の再構成画像にそれぞれ対応する一致度を求める繰り返し手段と、
前記複数対の再構成画像に対応するそれぞれの一致度の中から、最も高い一致度を示す再構成画像の対を選択する選択手段と、
前記選択手段にて選択された再構成画像の対において仮定されている前記位置ずれ量を用いて補正演算を行う補正演算手段とを有することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項１０】
放射線源及び放射線検出手段を含む撮影ユニットと被検体とを相対的に回転させる放射線撮影装置において、
前記放射線検出手段により検出された投影データから投影角度範囲の相異なる２つの投影データを作成する投影データ作成手段と、
前記撮影ユニットまたは前記被写体の回転中心の位置ずれ量を仮定し、仮定した位置ずれ量を考慮して前記２つの投影データから所定の部分領域についてそれぞれ部分再構成画像を生成して一対の部分再構成画像を得る部分再構成画像生成手段と、
前記一対の部分再構成画像の一致度を求める演算手段と、
前記位置ずれ量を変更して前記再構成画像生成手段による画像再構成および前記演算手段による演算を繰り返して、複数対の部分再構成画像にそれぞれ対応する一致度を求める繰り返し手段と、
前記複数対の部分再構成画像に対応するそれぞれの一致度の中から、最も高い一致度を示す部分再構成画像の対を選択する選択手段と、
前記選択手段にて選択された部分再構成画像の対において仮定されている前記位置ずれ量を用いて、前記放射線検出手段により検出された投影データから全領域の再構成画像を生成する再構成画像生成手段とを有することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項１１】
放射線源及び放射線検出手段を含む撮影ユニットと被検体とを相対的に回転させる放射線撮影装置の画像処理制御を可能にするプログラムにおいて、
前記放射線検出手段により検出された投影データから投影角度範囲の相異なる２つの投影データを作成する投影データ作成工程を行うプログラムコードと、
前記撮影ユニットまたは前記被写体の回転中心の位置ずれ量を仮定し、仮定した位置ずれ量を考慮して前記２つの投影データからそれぞれ再構成画像を生成して一対の再構成画像を得る再構成画像生成工程を行うプログラムコードと、
前記一対の再構成画像の一致度を求める演算工程を行うプログラムコードと、
前記位置ずれ量を変更して前記再構成画像生成工程および前記演算工程を繰り返して、複数対の再構成画像にそれぞれ対応する一致度を求める繰り返し工程を行うプログラムコードと、
前記複数対の再構成画像に対応するそれぞれの一致度の中から、最も高い一致度を示す再構成画像の対を選択する選択工程を行うプログラムコードと、
前記選択工程にて選択された再構成画像の対において仮定されている前記位置ずれ量を用いて補正演算を行う補正演算工程を行うプログラムコードとを有することを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
放射線源及び放射線検出手段を含む撮影ユニットと被検体とを相対的に回転させる放射線撮影装置の画像処理制御を可能にするプログラムにおいて、
前記放射線検出手段により検出された投影データから投影角度範囲の相異なる２つの投影データを作成する投影データ作成工程を行うプログラムコードと、
前記撮影ユニットまたは前記被写体の回転中心の位置ずれ量を仮定し、仮定した位置ずれ量を考慮して前記２つの投影データから所定の部分領域についてそれぞれ部分再構成画像を生成して一対の部分再構成画像を得る部分再構成画像生成工程を行うプログラムコードと、
前記一対の部分再構成画像の一致度を求める演算工程を行うプログラムコードと、
前記位置ずれ量を変更して前記部分再構成画像生成工程および前記演算工程を繰り返して、複数対の部分再構成画像にそれぞれ対応する一致度を求める繰り返し工程を行うプログラムコードと、
前記複数対の部分再構成画像に対応するそれぞれの一致度の中から、最も高い一致度を示す部分再構成画像の対を選択する選択工程を行うプログラムコードと、
前記選択工程にて選択された部分再構成画像の対において仮定されている前記位置ずれ量を用いて、前記放射線検出手段により検出された投影データから全領域の再構成画像を生成する再構成画像生成工程を行うプログラムコードとを有することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮影装置もしくは放射線撮影装置の画像処理方法に関し、特に放射線源及び放射線検出手段を含む撮影ユニットと被検体とを相対的に回転させるＸ線ＣＴ（Computer Tomography）装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置は、被写体を挟んでＸ線源とＸ線検出器とが対向して配置されており、被写体内の1点を中心にＸ線源及びＸ線検出器又は被写体を回転させながら、被写体を透過したＸ線をＸ線検出器にて検出してゆき、生成された投影データを再構成処理することによって断層画像を得るものである。
【０００３】
Ｘ線ＣＴ装置においては、図９（ａ）に示すように、被写体をＸ線源Ａ及びＸ線検出器Ｂに対して回転させる場合、Ｘ線源ＡとＸ線検出器Ｂとの中心、即ち投影データの座標原点Ｐ0とを結ぶ直線Ｌは常に回転中心点Ｐ1を通っている。しかしながら、機械的なミスアライメントや被写体の動き等の原因により、図９（ｂ）に示すように、この直線Ｌと回転中心点Ｐ1とに位置ずれが生じ、投影データの座標原点Ｐ0がシフトするという問題がある。ここで、位置ずれが生じたときの直線Ｌを破線で示す。この問題は、図１０に示すように、Ｘ線源Ａ及びＸ線検出器Ｂを被写体に対して回転させる場合でも同様であり、上述の位置ずれにより投影データの座標原点Ｐ0がシフトし、真の回転中心点と実際の回転中心点との間にずれが生じる。
【０００４】
上述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、いわゆるアーチファクトが発生したり、画像に著しい劣化が生じてしまう。従来より、このような回転中心点の位置ずれを検知するためには、いわゆる補正用ファントムを用いたり、マーカーを撮影して位置ずれを検出することが行われている(例えば、特許文献１参照)。また、この他にも、回転中心点の位置ずれを検知するために再構成された画像のコントラストに基づいて推定する方法も案出されている（例えば、特許文献２参照)。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３６２３７号公報
【特許文献２】特開２０００−２０１９１８号公報
【特許文献３】特開２００１−２９９７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、補正用ファントムを用いて回転中心位置ずれを検出しようとした場合、新たに補正用ファントムを作成するという煩雑な作業が付加されるのみならず、更にこの補正用ファントムを撮影してデータを取得するという手間が掛かり、非効率である。マーカーを用いた場合でも、新たにマーカーを作成する必要がある上、再構成した断層画像に必然的にマーカーが写るために診断の邪魔となってしまう。また、画像のコントラストに基づいて推定する方法では、回転中心の位置ずれのない画像が最もコントラストが高くなるかどうかは画像依存で不明確であり、コントラストを回転中心点の位置ずれ量の評価基準に用いることは適切ではない。フル（３６０°）スキャンの場合、画像２枚分の投影データを含んでおり、回転中心点の位置ずれがなければ２枚分の投影データを別々に再構成すれば一致しているはずであり、これを評価基準に用いるべきである。
【０００７】
このように現在のところ、Ｘ線ＣＴ装置においてＸ線源及びＸ線検出器と被写体との関係で生じる位置ずれに対する対処は未だ不十分であり、簡易な構成で効率的な位置ずれの検出法が模索されている現況にある。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、補正用ファントムやマーカー等の補助的手段を付加することなく、簡易な構成で容易且つ正確に回転中心点の位置ずれ量
を検出して補正することができ、高画質な画像を得ることを可能とする放射線撮影装置および放射線撮影装置の画像処理方法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】
【０００９】
本発明は、放射線源及び放射線検出手段を含む撮影ユニットと被検体とを相対的に回転させる放射線撮影装置の画像処理方法において、前記放射線検出手段により検出された投影データから投影角度範囲の相異なる２つの投影データを作成する投影データ作成工程と、前記撮影ユニットまたは前記被写体の回転中心の位置ずれ量を仮定し、仮定した位置ずれ量を考慮して前記２つの投影データからそれぞれ再構成画像を生成して一対の再構成画像を得る再構成画像生成工程と、前記一対の再構成画像の一致度を求める演算工程と、前記位置ずれ量を変更して前記再構成画像生成工程および前記演算工程を繰り返して、複数対の再構成画像にそれぞれ対応する一致度を求める繰り返し工程と、前記複数対の再構成画像に対応するそれぞれの一致度の中から、最も高い一致度を示す再構成画像の対を選択する選択工程と、前記選択工程にて選択された再構成画像の対において仮定されている前記位置ずれ量を用いて補正演算を行う補正演算工程とを有することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、放射線源及び放射線検出手段を含む撮影ユニットと被検体とを相対的に回転させる放射線撮影装置の画像処理方法において、前記放射線検出手段により検出された投影データから投影角度範囲の相異なる２つの投影データを作成する投影データ作成工程と、前記撮影ユニットまたは前記被写体の回転中心の位置ずれ量を仮定し、仮定した位置ずれ量を考慮して前記２つの投影データから所定の部分領域についてそれぞれ部分再構成画像を生成して一対の部分再構成画像を得る部分再構成画像生成工程と、前記一対の部分再構成画像の一致度を求める演算工程と、前記位置ずれ量を変更して前記部分再構成画像生成工程および前記演算工程を繰り返して、複数対の部分再構成画像にそれぞれ対応する一致度を求める繰り返し工程と、前記複数対の部分再構成画像に対応するそれぞれの一致度の中から、最も高い一致度を示す部分再構成画像の対を選択する選択工程と、
前記選択工程にて選択された部分再構成画像の対において仮定されている前記位置ずれ量を用いて前記放射線検出手段により検出された投影データから全領域の再構成画像を生成する再構成画像生成工程とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、補正用ファントムやマーカー等の補助的手段を付加することなく、簡易な構成で容易且つ正確に回転中心点の位置ずれを補正することができ、高画質な画像を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
−本発明の作用原理−
本発明者は、補正用ファントムやマーカー等の補助的手段を用いることなく回転中心点の正確な位置ずれ量の検出を可能とする構成として、投影データから投影角度の範囲の相異なる２つの投影データを用い、これら投影データ間の関係から位置ずれ量を検出することに想到した。以下、本発明における位置ずれ量検出の作用原理について詳述する。
【００１３】
図１は、回転中心点の位置がずれて撮影された時のＸ線源が対向する位置関係にあるときの幾何学的関係を示す模式図である。ここで、Ｘ線源の位置をＡ、Ｘ線検出器の位置をＢとする。
真の回転中心点を通る投影データの値は、Ｘ線源Ａの対向する位置関係において同一となるが、図１のように回転中心点の位置がずれて撮影された時にはＸ線検出器Ｂの異なった位置(図１（ａ）ではマイナス（−）側、図１（ｂ）ではプラス（＋）側)に現われる。従って、回転中心点の位置がずれて撮影された場合、対向する投影角度における投影データには大きな差異が生じ、それぞれ別個に再構成した再構成画像にも大きな差異が生じてしまう。
【００１４】
本発明では、１回の撮影によって例えば１８０°＋ファン角度よりも大きな投影角度範囲の投影データを得て、この投影データにより投影角度範囲の相異なる２つの投影データを作成し、各々別個に再構成した投影画像間の一致度が最大となる回転中心点の位置ずれを決定する。
【００１５】
ここで、一致度が最大となる位置ずれ量を決定するには、所定の範囲で順次に回転中心点の位置ずれ量を変化させながら、投影画像間の一致度を計算し、当該一致度が最大となる画像間誤差を決定する。更に、上記の所定範囲を順次狭めていくことによって、より精度の高い回転中心の位置ずれ量を決定することができる。
【００１６】
このとき、１組（２つ）の投影データの重畳する投影角度が最小になるように投影角度範囲を決定する。例えば、フル（３６０°）スキャンの場合であれば、０°から１８０°＋ファン角度となる投影角範囲の投影データと、１８０°−ファン角度から３６０°となる投影角範囲の投影データとを１組の投影データとする方法や、０°−ファン角度の１／２から１８０°＋ファン角度の１／２となる投影角範囲の投影データと、１８０°−ファン角度の１／２から３６０°＋ファン角度の１／２となる投影角範囲の投影データとを１組の投影データとする方法等がある。
【００１７】
また、０°からＮ°のスキャンであれば、この０°〜Ｎ°の範囲内で重畳する投影角度が最小になるように１組の投影データを決定して、これら１組（２つ）の投影データから、回転中心点の前記位置ずれ量を順次変更して複数組の再構成画像を生成する。そして、複数組の再構成画像のそれぞれの組に含まれる２つの再構成画像同士を一致度を算出し、最も一致度が高い再構成画像の組で設定されているずれ量が実際の回転中心点のずれ量であると決定する。ここで、上記の方法における再構成画像を生成する範囲を全画像領域とする必要はなく、所定の部分領域にして画像間の一致度を計算すれば、演算負荷を低減でき、より高速な処理を可能とする。また、投影データについても投影角度或いはチャンネル方向で間引き或いは補間により縮小して再構成しても演算処理の低減することができ、処理の高速化につながる。
【００１８】
このようにして、回転中心点の位置ずれ量を算出したならば、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。これにより、回転中心点の位置ずれのない再構成画像が得られる。この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。
【００１９】
−具体的な実施形態−
上述した作用原理を踏まえ、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
（Ｘ線ＣＴシステムの構成）
図２は、本実施形態によるＸ線ＣＴシステムの一例の全体構成を概略的に示す模式図である。
本実施形態のＸ線ＣＴシステムは、ファン角度で規定されたＸ線を放射するＸ線源１と、被写体である患者２を挟んでＸ線源１と対向配置されるＸ線検出器３と、患者２を回転中心としてＸ線源１及びＸ線検出器３を回転駆動する回転駆動部４と、Ｘ線源１を駆動制御するＸ線源制御部５と、Ｘ線検出器３で検出されたＸ線に基づき投影画像を処理して断層画像群を作成する画像処理装置２１と、断層画像群を表示する診断モニタ１０と、諸々の操作を行うための操作部１１と、ネットワーク１２に接続されてなるプリンタ１３、診断ワークステーション１４及び画像データベース１５と、これらと接続されて当該システム全体を統括制御するＸ線撮影システム制御部７とを備えて構成されている。なお、本実施形態では、患者２を固定してこれに対してＸ線源１及びＸ線検出器３を回転駆動する構成を例示したが、Ｘ線源１とＸ線検出器３を回転させずに固定して不図示の回転テーブルに固定した患者２を回転させるように構成しても良い。
【００２１】
画像処理装置２１は、Ｘ線検出器３で検出されたＸ線を投影画像として入力する画像入力部６と、Ｘ線検出器３で検出されたＸ線による投影データに基づいて、投影画像を再構成する画像処理部８と、画像入力部６に入力された投影画像を記憶する画像保存部９とを備えて構成されている。
【００２２】
画像処理部８は、Ｘ線撮影システム制御部７からの指令に基づき、１８０°＋ファン角度よりも大きな投影角度の範囲内の投影データを得て、当該投影データから投影角度の範囲の相異なる２つの投影データを作成し、これら２つの投影データから各々別個に再構成した各投影画像間の一致度が最大となる回転中心点の位置ずれ量を決定し、この位置ずれを補正して、投影画像を再構成する。なお、本実施形態では、２つの投影データの作成、回転中心点の位置ずれ量の決定、及び位置ずれ補正の機能を画像処理部８に担持させた場合について例示したが、これらの機能をＸ線撮影システム制御部７との間で適宜分担するようにしても良い。
【００２３】
（Ｘ線ＣＴシステムによる撮影方法）
このＸ線ＣＴシステムにおいては、Ｘ線源制御部５により制御されたＸ線源１から発生したＸ線は、被写体である患者２を透過してＸ線検出器３により検知される。検知されたＸ線は投影画像として画像入力部６に入力される。このＸ線源１及びＸ線検出器３は、回転駆動部４により患者２を回転中心として回転駆動を受けながら所定の回転角度毎に投影画像の収集を行う。
【００２４】
入力された各回転角度の投影画像は、画像処理部８によりＸ線検出器３の補正、ログ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１０に表示される場合や、画像保存部９に保存される場合、ネットワーク１２を介してプリンタ１３、診断ワークステーション１４、画像データベース１５に出力される場合等がある。表示のウィンドウ操作や体軸方向の断層画像の切り換え表示操作や断面変換操作、３次元表面表示操作などの種々の操作は、操作部１１により行われる。
【００２５】
（Ｘ線ＣＴシステムによる画像処理）
上述した構成のＸ線ＣＴシステム、ここでは主に画像処理部８による画像処理について、以下に詳述する。
【００２６】
図３は、Ｘ線ＣＴシステムにおける通常の回転駆動の様子を示す模式図であり、図４は、本実施形態のＸ線ＣＴシステムにおける再構成画像処理の様子を示す概念図である。ここで、αで示す角度がファン角度であり、α0で示す角度がＸ線検出器の素子配列長によって物理的に決まる最大ファン角度である。
【００２７】
通常、Ｘ線ＣＴシステムでは図３に示すように、被写体（患者）を回転中心としてＸ線源及びＸ線検出器が３６０°回転することによって撮影が行われ、３６０°分の投影データを得る。この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のであるが、画質をさほど重視しなければ投影データは３６０°分の全てを要するという訳ではなく、図４に示すように、１８０°＋ファン角度分の投影データがあれば断層画像を再構成することができる。このように、１８０°＋ファン角度分の投影データによる再構成は、一般にハーフ再構成と呼ばれている。
【００２８】
ここでは、１８０°＋ファン角度より大きい角度の投影データによる再構成であっても、３６０°に満たない投影データによる再構成であればハーフ再構成と呼ぶことにする。
【００２９】
このようなハーフ再構成を用いれば、３６０°分の投影データから互いに異なる２つの投影角度範囲を設定して１組（２つ）の投影データを作成することができる。ここで、２つの投影角度範囲は重なる投影角度が最小になるように決める。例えば、ファン角度をαとして、図５に示すように、フル（３６０°）スキャンであれば、０°から１８０°＋αの投影角度範囲（図５（ａ））と、１８０°−αから３６０°の投影角度範囲（図５（ｂ））との２つの投影角度範囲からそれぞれ投影データを生成して成る１組（２つ）の投影データを得る方法や、０°−α／２から１８０°＋α／２の投影角度範囲（図５（ｃ））と、１８０°−α／２から３６０°＋α／２の投影角度範囲（図５（ｄ））との２つの投影角度範囲からそれぞれ投影データを生成して成る１組の投影データを得る方法等がある。（２つの投影角度範囲のそれぞれの投影角度は同一で、本実施形態ではともに１８０°＋αに設定されている。）また、０°からＮ°のスキャンであれば、この０°〜Ｎ°の範囲内で重なる投影角度が最小になるようにそれぞれの投影角度範囲を決めれば良い。
【００３０】
このような２つの投影角度範囲による１組の投影データをそれぞれ別個にハーフ再構成することにより、２枚１組の再構成画像ができる。このハーフ再構成を行う際に、回転中心点の位置ずれ量がｘであったと仮定してハーフ再構成を行うが、ここで、回転中心点の位置ずれ量ｘを変化させる範囲と１回の変化量を設定し、回転中心点の位置ずれ量ｘを設定した範囲内で、設定した変化量ずつ順次変化させてハーフ再構成を繰り返すと、２枚１組の再構成画像が複数組できる。複数組の再構成画像のそれぞれの組で、再構成画像同士の一致度を算出する。そして、最も一致度の高い再構成画像の組で仮定されているずれ量が、実際の回転中心点の位置ずれ量であると決定する。
【００３１】
以下、回転中心点の位置ずれ量がｘであったと仮定してハーフ再構成を行う点について説明する。このような画像再構成はバックプロジェクション時に回転中心の位置ずれを仮定することによって行うものであり、この方法を図６に示す。
【００３２】
通常のバックプロジェクションでは、図６（ａ）に示すように、再構成点ＣとＸ線源Ａとを結ぶ直線がＸ線検出器Ｂと交わる投影座標(図示の例ではＬ)において、Ｘ線検出器Ｂのチャンネル(図示の例ではｎ，ｎ＋１)を求め、この２つのチャンネルのデータを投影座標Ｌにより補間してバックプロジェクションデータを求め、再構成する点に加える。これをすべての投影角度β、再構成点Ｃについて行う。
【００３３】
ここで、図６（ｂ）に示すように、回転中心点の位置ずれ量がｘであったとすれば、投影座標をｘだけずらしてＬ＋ｘとすれば良い。このＬ＋ｘに対応するＸ線検出器Ｂのチャンネル(図示の例ではｍ，ｍ＋１)を求め、この２つのチャンネルのデータを投影座標Ｌ＋ｘにより補間してバックプロジェクションデータを求め、再構成する点に加える。これにより、回転中心点の位置ずれを仮定した再構成を行うことができる。
【００３４】
このようにして、回転中心の位置ずれ量がｘであったと仮定してハーフ再構成した再構成画像を２枚作成することができるが、これらの再構成画像をｆ1（ｉ，ｊ）及びｆ2（ｉ，ｊ）とおく。
【００３５】
ここで、２枚の再構成画像ｆ1（ｉ，ｊ）及びｆ2（ｉ，ｊ）は必ずしも再構成に指定された全画像領域について再構成する必要はないので、本実施形態では、計算時間を短縮するために所定の部分領域についてのみ再構成している。具体的には、最終的に再構成すべき領域のサイズが５１２×５１２であるが、５１２×５１２の領域から１２８×１２８の部分領域を切り出し、この部分領域を再構成することで、ずれ量検出のための再構成画像を生成している。また、ずれ量検出のための再構成画像生成では、最終的に再構成すべき領域の解像度よりも低い解像度で再構成処理を行うことで、計算時間の短縮化を可能にする。具体的には５１２×５１２の全再構成領域から１２８×１２８の部分再構成領域を切り出し、さらに１２８×１２８の部分再構成領域を６４×６４の解像度で再構成する。
【００３６】
このようにして再構成された２枚の再構成画像の一致度を評価する。
本実施形態では、この画像間一致度の評価のために、２画像間の誤差を用いる。
２つの画像の一致度が大きいということは２画像間の誤差が小さいということである。２画像間の誤差としてよく用いられるのが２乗誤差である。２乗誤差Ｅ２は、以下の数式によって求めることができる。
【００３７】
【数１】
2006034450.tif 000003
【００３８】
本実施形態では、さらに計算時間を短縮するために、以下の数式によって求めたＥ１を２画像間の誤差として用いている。
【００３９】
【数２】
2006034450.tif 000004
【００４０】
このような２画像間の誤差を回転中心の位置ずれｘを変化させながら計算する。
この２画像間の誤差を最小とする、即ち一致度が最大となる回転中心の位置ずれｘを撮影時における回転中心の位置ずれであるとみなすことができる。
【００４１】
本実施形態では、回転中心点の位置ずれ量ｘを変化させる範囲と１回の変化量を段階的に狭めてゆくようになっている。図７を用いて説明すると、先ず、１回目の回転中心の位置ずれの起こり得る範囲と、この範囲における位置ずれ量ｘのサンプリング間隔もしくはサンプル数を決め、各サンプル点で２画像間の誤差量を求める。２画像間の誤差量が最小になったサンプリング点を中心として、両隣のサンプリング点の範囲を２回目の位置ずれ量ｘを変化させる範囲として設定し、１回目と同様にこの範囲における位置ずれ量ｘのサンプリング間隔もしくはサンプル数を決め、各サンプル点で２画像間の誤差量を求める。この作業を所定回数繰り返すことによって、より高精度の位置ずれを検出することができる。
【００４２】
以上のようにして、回転中心点の位置ずれ量ｘを検出することができる。次にこの検出された回転中心点の位置ずれ量ｘを補正して全投影データによる再構成画像を生成し、出力する。よって、回転中心の位置ずれによる劣化のない断層画像が得られることとなる。
【００４３】
ここで、検出された回転中心点の位置ずれ量ｘを補正して全投影データによる再構成画像を生成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時に補正する方法とがある。
【００４４】
投影データを補正する場合では、投影データを検出した位置ずれ量ｘ分だけ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ときには補間によって新しい投影データを作成する。また、バックプロジェクション時に補正する場合では、前述のように図６に示したバックプロジェクション時に回転中心の位置ずれ量ｘを仮定することによって行う方法を用いれば良い。
【００４５】
以上説明した本実施形態の典型的な処理の流れの例を図８のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１では、患者を回転中心としてＸ線源及びＸ線検出器が３６０°回転することによって撮影が行われる。ステップＳ２では、例えば図５に示されるように３６０°分の投影データから互いに異なる２つの投影角度範囲を設定する。ステップＳ３では、ステップＳ２で設定した２つの投影角度範囲の投影データをそれぞれハーフ再構成する際の部分領域を設定する。
【００４６】
ステップＳ４では、繰り返し変数ｊを１としている。繰り返し変数jは、位置ずれ量ｘを変化させる範囲とサンプリング間隔を段階的に狭めていく回数を定義する変数である。ステップＳ５では、初回の位置ずれ量ｘを変化させる範囲と１回の変化量を設定する。ステップＳ６では繰り返し変数ｉを１としている。繰り返し変数ｉはサンプル数をカウントする変数であり、ステップＳ７では設定したサンプル数ｎになったかどうかを判断している。ステップＳ８では繰り返し変数ｉをカウントアップしている。
【００４７】
ステップＳ１０では、２つの投影角度範囲のそれぞれの投影データから、ステップＳ３にて設定した部分領域を再構成して２枚１組の再構成画像を得る。ステップＳ１１ではステップＳ１０で得られた２枚の再構成画像間の２乗誤差を求め、画像間の一致度を評価する。ステップＳ１２では、ステップＳ１１で求めた２乗誤差を記憶する。ステップＳ１０からステップＳ１２までの処理を繰り返し変数ｉがサンプル数ｎになるまで繰り返すと、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３ではステップＳ１２で記憶したｎ個の２乗誤差から最小となるサンプル点を選出し、そのサンプル点の誤差に対応する位置ずれ量ｘを求める。
【００４８】
ステップＳ１４は繰り返し変数ｊが予め決めた回数ｍになっているかどうかを判定し、なっていればステップＳ１７に進み、なっていなければステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、繰り返し変数ｊをカウントアップしステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、ステップＳ１３で求めたサンプル点を中心として両隣のサンプル点の範囲を２回目の位置ずれ量ｘを変化させる範囲として設定してステップＳ６に戻る。ステップＳ１７では、ステップＳ１３で求めた位置ずれ量ｘを用いて、全投影データによる再構成画像を生成する。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態のＸ線ＣＴシステムによれば、補正用ファントムやマーカー等の補助的手段を付加することなく、簡易な構成で容易且つ正確に回転中心点の位置ずれを補正することができ、高画質な画像を得ることが可能となり、診断医療において迅速且つ正確な診断に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】回転中心点の位置がずれて撮影された時のＸ線源が対向する位置関係にあるときの幾何学的関係を示す模式図である。
【図２】本実施形態によるＸ線ＣＴシステムの一例の全体構成を概略的に示す模式図である。
【図３】Ｘ線ＣＴシステムにおける通常の回転駆動の様子を示す模式図である。
【図４】本実施形態のＸ線ＣＴシステムにおける再構成画像処理の様子を示す概念図である。
【図５】１組の投影角度範囲を示す概念図である。
【図６】画像再構成をバックプロジェクション時に回転中心の位置ずれを仮定することによって行う様子を示す模式図である。
【図７】位置ずれの変化のさせ方として、範囲を順次狭めてゆく方法を説明するための概念図である。
【図８】本実施形態のＸ線ＣＴシステムにおける処理を説明するフローチャートである。
【図９】従来のＸ線ＣＴ装置において、被写体をＸ線源及びＸ線検出器に対して回転駆動させる様子を示す模式図である。
【図１０】従来のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線源及びＸ線検出器を被写体に対して回転駆動させる様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  Ｘ線源
２  患者
３  Ｘ線検出器
４  回転駆動部
５  Ｘ線源制御部
６  画像入力部
７  Ｘ線撮影システム制御部
８  画像処理部
９  画像保存部
１０  診断モニタ
１１  操作部
１２  ネットワーク
１３  プリンタ
１４  ワークステーション
１５  画像データベース
２１  画像処理装置
【図１】
2006034450.tif 000005
【図２】
2006034450.tif 000006
【図３】
2006034450.tif 000007
【図４】
2006034450.tif 000008
【図５】
2006034450.tif 000009
【図６】
2006034450.tif 000010
【図７】
2006034450.tif 000011
【図８】
2006034450.tif 000012
【図９】
2006034450.tif 000013
【図１０】
2006034450.tif 000014