(57)【要約】【課題】断層撮影装置により得られる複数の断層画像から、当該複数の断層画像のスライス厚よりもスライス厚が薄い断層画像を生成する。【解決手段】断層画像処理装置４００は、断層撮影装置により得られた複数の断層画像に所定の演算処理を施すことにより、複数の断層画像のスライス厚のいずれよりもスライス厚が薄い薄層化断層画像を生成する画像間演算処理部４２４を備えている。この画像間演算処理部４２４は、所定の演算処理として、複数の断層画像に対応するスライス感度プロファイルから、よりスライス厚が薄い薄層化スライス感度プロファイルを生成するプロファイル生成演算処理に基づいて決定された演算処理を複数の断層画像に施すことにより薄層化断層画像を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断層撮影装置により得られた互いにスライス厚が異なる複数の断層画像から、前記複数の断層画像のスライス厚のいずれよりもスライス厚が薄い薄層化断層画像を生成する断層画像処理装置であって、
前記複数の断層画像に所定の演算処理を施すことにより前記薄層化断層画像を生成する画像間演算処理部を備え、
前記所定の演算処理は、前記複数の断層画像に対応するスライス感度プロファイルから、前記スライス感度プロファイルよりもスライス厚が薄い薄層化スライス感度プロファイルを生成するためのプロファイル生成演算処理に基づいて決定された演算処理である
断層画像処理装置。
【請求項２】
断層撮影装置においてヘリカルスキャンを行うことにより得られた互いにスライス厚が異なる複数のヘリカル断層画像から、前記断層撮影装置においてノンヘリカルスキャンを行うことにより得られる断層画像と同等の擬似ノンヘリカル断層画像を生成する断層画像処理装置であって、
前記複数のヘリカル断層画像に所定の演算処理を施すことにより前記擬似ノンヘリカル断層画像を生成する画像間演算処理部を備え、
前記所定の演算処理は、前記複数のヘリカル断層画像に対応するスライス感度プロファイルから、前記断層撮影装置においてノンヘリカルスキャンを行った場合のスライス感度プロファイルと同等の擬似ノンヘリカルスライス感度プロファイルを生成するためのプロファイル生成演算処理に基づいて決定された演算処理である
断層画像処理装置。
【請求項３】
前記複数のヘリカル断層画像は、断層面が同一である、請求項２記載の断層画像処理装置。
【請求項４】
前記所定の演算処理および前記プロファイル生成演算処理は、線形な演算処理である請求項１ないし３のいずれか記載の断層画像処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか記載の断層画像処理装置であって、
前記断層撮影装置は、Ｘ線断層撮影装置であって、
厚さ方向に複数のＸ線検出器列を有しており、
前記複数のＸ線検出器列のうち、断層画像の生成に使用するＸ線検出器列の数を変更することにより、得られる断層画像のスライス厚を変更可能に構成されている
断層画像処理装置。
【請求項６】
断層撮影装置により得られた互いにスライス厚が異なる複数の断層画像から、前記複数の断層画像のスライス厚のいずれよりもスライス厚が薄い薄層化断層画像を生成する断層画像処理方法であって、
前記複数の断層画像に所定の演算処理を施すことにより前記薄層化断層画像を生成する工程を備え、
前記所定の演算処理は、前記複数の断層画像に対応するスライス感度プロファイルから、前記スライス感度プロファイルよりもスライス厚が薄い薄層化スライス感度プロファイルを生成するプロファイル生成演算処理に基づいて決定された演算処理である
断層画像処理方法。
【請求項７】
断層撮影装置においてヘリカルスキャンを行うことにより得られた互いにスライス厚が異なる複数のヘリカル断層画像から、前記断層撮影装置においてノンヘリカルスキャンを行うことにより得られる断層画像と同等の擬似ノンヘリカル断層画像を生成する断層画像処理方法であって、
前記複数のヘリカル断層画像に所定の演算処理を施すことにより前記擬似ノンヘリカル断層画像を生成する工程を備え、
前記所定の演算処理は、前記複数のヘリカル断層画像に対応するスライス感度プロファイルから、前記断層撮影装置においてノンヘリカルスキャンを行った場合のスライス感度プロファイルと同等の擬似ノンヘリカルスライス感度プロファイルを生成するためのプロファイル生成演算処理に基づいて決定された演算処理である
断層画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、断層画像の処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用Ｘ線断層撮影装置（医療用Ｘ線ＣＴ装置）では、走査時間の短縮のため、Ｘ線照射装置およびＸ線検出装置を搭載したガントリを被検者の体軸に沿って連続的に回転させるとともに、ガントリを体軸に沿って連続的に移動させることにより、ガントリを被検者の周りを螺旋状に移動させるヘリカルスキャンが行われている。近年では、走査時間の更なる短縮と分解能改善のため、ヘリカルスキャン型のＸ線断層撮影装置において、複数のＸ線検出素子からなるＸ線検出器列を体軸方向に配列することが行われている。このようなＸ線断層撮影装置（マルチスライスＣＴ装置）では、所望の断層面における断層画像は、各Ｘ線検出素子に入射するＸ線線量のデータに対し、補間処理等の再構成処理を施すことにより生成される。
【０００３】
マルチスライスＣＴ装置において、各Ｘ線検出器列に入射するＸ線ビームは、体軸方向に拡がっている。そのため、断層画像の階調値で表されるＣＴ値（Ｘ線吸収係数を表す値）は、被検者体内におけるＣＴ値が体軸方向（厚さ方向）に平均化された値となる。このように、断層画像は、体軸方向（厚さ方向）に平均化された画像であるため、厚さを有するスライスと表現される。
【０００４】
一般に、各Ｘ線検出器列に入射するＸ線ビームの体軸方向の拡がりは、Ｘ線照射装置が有するＸ線管球の焦点の大きさや、Ｘ線検出器列の幅等の装置固有の特性によって決定される。そのため、従来では、スライスの厚さ（以下、「スライス厚」と呼ぶ）を薄くし、体軸方向の分解能を改善するため、Ｘ線管球の小焦点化や、Ｘ線検出器列の幅の縮小等の装置の改良が行われてきた。
【０００５】
また、ヘリカルスキャンを行った場合、体軸方向に沿った感度の分布（スライス感度プロファイル）は、スライスの中心である断層面からスライスの外部に向かってなだらかに減少する。そのため、ヘリカルスキャンを行った場合には、スライスの外部においても一定の感度を有するため、スライス外部の組織がアーチファクト（偽像）として断層画像に写り込む。そこで、ヘリカルスキャンで得られた複数の断層面における断層画像を合成することにより、アーチファクトの発生が少ない非ヘリカル（ノンヘリカル）スキャンと同等の断層画像を得る試みがなされてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００４／０２４００２号パンフレット
【特許文献２】特開２０００−３７３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｘ線管球の小焦点化や、検出器列幅の縮小等を行うためには、Ｘ線断層撮影装置自体の変更を行う必要があり、既存のＸ線断層撮影装置においては、装置固有の限界である最小スライス厚よりも体軸方向の分解能を高くすることは困難であった。また、Ｘ線検出器列の幅を縮小すると、Ｘ線検出感度が低下して、被検者の放射線被曝線量が増大するおそれがあった。このような問題は、マルチスライスＣＴ装置のみならず、Ｘ線検出器列が１つのＸ線断層撮影装置（シングルスライスＣＴ装置）、非ヘリカルスキャン型の医療用Ｘ線断層撮影装置、工業用Ｘ線断層撮影装置等の種々のＸ線断層撮影装置に共通する。
【０００８】
また、複数の断層面における断層画像を合成する場合、ノンヘリカルスキャンと同等の断層画像を得るためには、多数（例えば、１０以上）の断層画像を合成する必要がある。そのため、断層画像を得るための演算処理量が増大するとともに、演算誤差が蓄積する虞がある。
【０００９】
また、所望のスライス厚でノンヘリカルスキャンと同様の断層画像を得るためには、当該スライス厚よりも十分にスライス厚が薄い（例えば、１／１０）断層画像を合成する必要がある。そのため、最小スライス厚が比較的厚いＸ線断層撮影装置では、所望のスライス厚でノンヘリカルスキャンと同等の断層画像を得ることが困難であった。
【００１０】
これらの問題は、Ｘ線断層撮影装置のほか、核磁気共鳴画像撮影装置、ポジトロン断層撮影装置等の種々の断層撮影装置に共通する。
【００１１】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、断層撮影装置により得られる複数の断層画像から、当該複数の断層画像のスライス厚よりもスライス厚が薄い断層画像を生成する技術を提供することを第１の目的とする。また、本発明は、ヘリカルスキャンを行って得られる複数の断層画像から、ノンヘリカルスキャンを行うことにより得られる断層画像と同等の断層画像を生成する技術を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【００１３】
［適用例１］
断層撮影装置により得られた互いにスライス厚が異なる複数の断層画像から、前記複数の断層画像のスライス厚のいずれよりもスライス厚が薄い薄層化断層画像を生成する断層画像処理装置であって、前記複数の断層画像に所定の演算処理を施すことにより前記薄層化断層画像を生成する画像間演算処理部を備え、前記所定の演算処理は、前記複数の断層画像に対応するスライス感度プロファイルから、前記スライス感度プロファイルよりもスライス厚が薄い薄層化スライス感度プロファイルを生成するためのプロファイル生成演算処理に基づいて決定された演算処理である断層画像処理装置。この適用例によれば、演算処理により得られる断層画像のスライス厚は、断層撮影装置により得られた断層画像のスライス厚よりも薄くできる。そのため、断層撮影装置により得られる断層画像よりも、より厚さ方向の解像度が高い断層画像を得ることが可能となる。
【００１４】
［適用例２］
断層撮影装置においてヘリカルスキャンを行うことにより得られた互いにスライス厚が異なる複数のヘリカル断層画像から、前記断層撮影装置においてノンヘリカルスキャンを行うことにより得られる断層画像と同等の擬似ノンヘリカル断層画像を生成する断層画像処理装置であって、前記複数のヘリカル断層画像に所定の演算処理を施すことにより前記擬似ノンヘリカル断層画像を生成する画像間演算処理部を備え、前記所定の演算処理は、前記複数のヘリカル断層画像に対応するスライス感度プロファイルから、前記断層撮影装置においてノンヘリカルスキャンを行った場合のスライス感度プロファイルと同等の擬似ノンヘリカルスライス感度プロファイルを生成するためのプロファイル生成演算処理に基づいて決定された演算処理である断層画像処理装置。この適用例によれば、互いにスライス厚が異なる複数のヘリカル断層画像から擬似ノンヘリカル断層画像を生成することにより、より少ない演算処理量で擬似ノンヘリカル断層画像を生成することが可能となる。
【００１５】
［適用例３］
前記複数のヘリカル断層画像は、断層面が同一である、適用例２記載の断層画像処理装置。断層面が異なる画像を合成すると、合成された画像にコントラストの高い境界部が多重に写り込む虞がある。一方、適用例２によれば、擬似ノンヘリカル画像は断層面が同一のヘリカル断層画像に所定の演算処理を施すことにより生成されるので、擬似ノンヘリカル画像に境界部が多重に写り込むことを抑制することができる。
【００１６】
［適用例４］
前記所定の演算処理および前記プロファイル生成演算処理は、線形な演算処理である適用例１ないし３のいずれか記載の断層画像処理装置。この適用例によれば、所定の演算処理をプロファイル生成演算処理に基づいて決定することがより容易となる。
【００１７】
［適用例５］
適用例１ないし４のいずれか記載の断層画像処理装置であって、前記断層撮影装置は、Ｘ線断層撮影装置であって、厚さ方向に複数のＸ線検出器列を有しており、前記複数のＸ線検出器列のうち、断層画像の生成に使用するＸ線検出器列の数を変更することにより、得られる断層画像のスライス厚を変更可能に構成されている断層画像処理装置。この適用例によれば、一回の断層撮影によって得られるデータに基づいてスライス厚の異なる断層画像を得ることができるので、薄層化断層画像をより容易に生成することが可能となる。
【００１８】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。本発明は、例えば、断層画像処理装置および断層画像処理方法、その断層画像処理装置または断層画像処理方法を用いた断層画像撮影装置等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態としての断層撮影システムの概略を示す概略構成図。
【図２】断層撮影システムの機能的な構成を示すブロック図。
【図３】断層撮影システムの撮影特性を示す説明図。
【図４】実際のＸ線吸収量およびスライス感度プロファイルと、断層画像において観測されるＸ線吸収量との関係を示す説明図。
【図５】薄いスライス厚のＣＴ値を求める様子を示す説明図。
【図６】実験的に得られたスライス感度プロファイルから、薄層化スライス感度プロファイルを生成する様子を示す説明図。
【図７】実験的に得られたスライス感度プロファイルから、薄層化スライス感度プロファイルを生成する様子を示す説明図。
【図８】第１実施例における演算処理結果を示す説明図。
【図９】第１実施例における演算処理結果を示す説明図。
【図１０】スキャン方法の違いがスライス感度プロファイルに与える影響を示す説明図。
【図１１】スキャン方法の違いが再構成画像に与える影響を示す説明図。
【図１２】擬似ノンヘリカルスライス感度プロファイルを生成する様子を示す説明図。
【図１３】第２実施例における演算処理結果を示す説明図。
【図１４】第２実施例における演算処理結果を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．断層撮影システム：
Ａ２．断層撮影システムの特性：
Ａ３．演算処理の概要：
Ｂ．第１実施例：
Ｂ１．演算処理の具体例：
Ｂ２．演算処理結果：
Ｃ．第２実施形態：
Ｄ．第２実施例：
Ｅ．変形例：
【００２１】
Ａ．第１実施形態:
Ａ１．断層撮影システム：
図１は、本発明の第１実施形態におけるＸ線断層撮影システム１０の概略を示す概略構成図である。このＸ線断層撮影システム１０は、Ｘ線照射装置１００と、Ｘ線検出装置２００と、断層撮影制御装置３００と、断層画像処理装置４００とを有している。Ｘ線照射装置１００とＸ線検出装置２００とは、円筒状のガントリＧＮＴ内に格納されている。ガントリＧＮＴを、一点鎖線で示すｚ軸を中心に回転させることにより、Ｘ線照射装置１００とＸ線検出装置２００とは、ｚ軸を中心に連続的に回転する。被検者ＳＢＪを載せた寝台ＢＥＤは、ｚ軸（体軸）方向に移動する。このようにガントリＧＮＴをｚ軸を中心に回転させるとともに、寝台をｚ軸方向に連続的に移動させることにより、図１の破線で示すように、Ｘ線照射装置１００とＸ線検出装置２００とは、被検者ＳＢＪの周りを螺旋状に移動する。
【００２２】
Ｘ線検出装置２００としては、検出素子が二次元的に配列されたＸ線検出器を使用することができる。このようなＸ線検出器では、ガントリＧＮＴの回転方向（チャンネル方向）に複数の検出素子を配列した検出素子列を、さらに、寝台ＢＥＤの移動方向すなわちｚ軸方向に配列することにより、検出素子がマトリックス状に配置される。なお、複数の検出素子列がｚ軸方向に配列されたＸ線検出器を用いて断層撮影を行う装置は、「マルチスライスＣＴ」と呼ばれる。
【００２３】
断層撮影制御装置３００は、Ｘ線照射装置１００と、Ｘ線検出装置２００とのそれぞれに接続されている。また、断層撮影制御装置３００は、ガントリＧＮＴの回転機構と、寝台ＢＥＤの移動機構と（いずれも図示しない）に接続されている。断層撮影制御装置３００は、Ｘ線照射装置１００と、ガントリＧＮＴの回転機構と、寝台ＢＥＤの移動機構とを制御するとともに、Ｘ線検出装置２００の出力信号を取得する。
【００２４】
断層撮影制御装置３００は、取得したＸ線検出装置２００の出力信号を元に被検者ＳＢＪの断層画像を生成する。生成された断層画像は、断層撮影制御装置３００に接続された断層画像処理装置４００において処理が施される。なお、断層撮影制御装置３００と断層画像処理装置４００とにおける具体的な処理については、後述する。
【００２５】
図２は、Ｘ線断層撮影システム１０の機能的な構成を示すブロック図である。断層撮影制御装置３００は、撮影条件取得部３１０と、断層撮影装置制御部３２０と、検出器信号取得部３３０と、画像再構成部３４０と、通信制御部３５０と、外部記憶装置３６０とを有している。
【００２６】
断層撮影制御装置３００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭ（いずれも図示しない）を有するコンピュータとして構成されている。断層撮影制御装置３００としての機能を実現する各機能部３１０〜３５０は、ＣＰＵがＲＯＭあるいは外部記憶装置３６０に格納されたプログラムを実行することにより実現される。
【００２７】
撮影条件取得部３１０は、オペレータが断層撮影制御装置３００に設けられたキーボードやマウス等の入力装置を操作することにより設定される断層撮影のパラメータ（以下、撮影条件とも呼ぶ）を取得する。なお、撮影条件としては、例えば、Ｘ線照射条件や、ピッチファクタ、断層画像の生成条件等が設定される。ここで、ピッチファクタとは、Ｘ線検出装置２００におけるＸ線検出器の幅に対するガントリＧＮＴの１回転あたりの寝台ＢＥＤの移動量をいう。
【００２８】
断層撮影装置制御部３２０は、Ｘ線照射装置１００と、ガントリＧＮＴ（図１）の回転機構および寝台ＢＥＤ（図１）の移動機構（いずれも図示しない）とに接続されている。断層撮影装置制御部３２０は、撮影条件取得部３１０が取得した撮影条件に基づいて、Ｘ線照射装置１００と、ガントリＧＮＴの回転機構と、寝台ＢＥＤの移動機構とを制御する。具体的には、断層撮影装置制御部３２０は、Ｘ線照射装置１００からのＸ線の照射状態、ガントリＧＮＴの回転速度、ガントリＧＮＴの１回転あたりの寝台ＢＥＤの移動量を制御する。
【００２９】
検出器信号取得部３３０は、Ｘ線検出装置２００に接続されており、Ｘ線検出装置２００が有する複数の検出素子の出力信号を取得する。取得された出力信号、すなわち検出素子に到達したＸ線線量のデータは、ガントリＧＮＴの回転角度および寝台ＢＥＤの位置とともに、外部記憶装置３６０に格納される。なお、ガントリＧＮＴの回転角度および寝台ＢＥＤの位置とともに外部記憶装置３６０に格納されるＸ線線量のデータは、一般にＲＡＷデータと呼ばれる。
【００３０】
画像再構成部３４０は、外部記憶装置３６０に格納されたＲＡＷデータから、ｚ軸（体軸）方向（図１）に垂直な面（以下、「断層面」とも呼ぶ）におけるＸ線吸収係数（Ｘ線の線吸収係数）の分布を表す断層画像を生成（一般に、「再構成」と呼ばれる）する。断層画像の再構成では、まず、１８０度補間法あるいは３６０度補間法等を用いて、所定の断層面における断層画像が生成される。生成された断層画像には、さらに、Ｆｅｌｄｋａｍｐ法等の再構成法を用いて、Ｘ線束のｚ軸方向への拡がりが補正され、断層画像が生成される。生成された断層画像は、画像再構成部３４０により、外部記憶装置３６０に格納される。なお、以下では、画像再構成部３４０が生成・格納する断層画像を「再構成画像」と呼ぶ。
【００３１】
画像再構成部３４０は、１枚の再構成画像に影響を与えるｚ軸（体軸）方向の厚さ（スライス厚）を変更することが可能となっている。スライス厚の変更は、例えば、ｚ軸方向に配列された全検出素子列のうち、再構成に使用する検出素子列の数を増減することにより変更することが可能である。
【００３２】
通信制御部３５０は、ローカルエリアネットワークＬＡＮに接続されている。断層撮影制御装置３００の外部記憶装置３６０に格納された再構成画像は、通信制御部３５０を介して、ローカルエリアネットワークＬＡＮに接続された機器に送信される。
【００３３】
断層画像処理装置４００は、処理条件取得部４１０と、画像生成部４２０と、通信制御部４５０と、外部記憶装置４６０とを有している。画像生成部４２０は、再構成画像取得部４２２と、画像間演算処理部４２４とを備えている。
【００３４】
断層画像処理装置４００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭ（いずれも図示しない）を有するコンピュータとして構成されている。断層画像処理装置４００としての機能を実現する各機能部４１０〜４５０は、ＣＰＵがＲＯＭあるいは外部記憶装置４６０に格納されたプログラムを実行することにより実現される。
【００３５】
処理条件取得部４１０は、オペレータが断層画像処理装置４００に設けられたキーボードやマウス等の入力装置を操作することにより設定される断層画像の処理パラメータ（以下、画像処理条件とも呼ぶ）を取得する。画像処理条件としては、例えば、使用する再構成画像や、再構成画像に対する演算パラメータ等が設定される。
【００３６】
画像生成部４２０は、処理条件取得部４１０が取得した画像処理条件に基づいて、断層撮影制御装置３００において生成された再構成画像に処理を施し、断層画像を生成する。生成された断層画像は、外部記憶装置４６０に格納される。
【００３７】
具体的には、再構成画像取得部４２２が、通信制御部４５０と、断層撮影制御装置３００の通信制御部３５０とを介して、断層撮影制御装置３００の外部記憶装置３６０から、スライス厚の異なる複数の再構成画像を取得する。次いで、画像間演算処理部４２４が、取得した複数の再構成画像に対して演算処理を施す。このように、スライス厚の異なる複数の再構成画像に演算処理（後述する）を施すことにより、取得した再構成画像よりもスライス厚が薄い断層画像（薄層化断層画像）が生成される。画像生成部４２０は、このように生成された薄層化断層画像（演算後画像）を外部記憶装置４６０に格納する。
【００３８】
Ａ２．断層撮影システムの特性：
図３は、断層撮影システムの撮影特性を示す説明図である。図３（ａ）は、Ｘ線照射装置１００およびＸ線検出装置２００の光学的構成を模式的に示している。Ｘ線照射装置１００には、Ｘ線源（Ｘ線管）の焦点ＦＳＰから照射されるＸ線ビームの拡がりを制限するため、Ｘ線を遮蔽するビームコリメータ１１０が設けられている。Ｘ線管の焦点ＦＳＰはＸ線管に固有の拡がりをもっているため、Ｘ線照射装置１００から照射されるＸ線ビームは、図３（ａ）の破線で示すように、ｚ軸（体軸）方向に拡がる。
【００３９】
Ｘ線検出装置２００は、ビームトリマ２１０とＸ線検出器２２０との組み合わせとして表すことができる。Ｘ線検出器２２０のＸ線照射装置１００側に設けられたビームトリマ２１０は、Ｘ線検出器２２０に入射するＸ線ビームの透過範囲を制限することにより、スライス厚を調整する機能を有している。なお、上述のように、ｚ軸方向に検出素子列を配列したマルチスキャンＣＴにおいては、ビームトリマ２１０によるスライス厚の調整に換えて、再構成に使用する検出素子列の数を増減することによりスライス厚の調整が行われる。
【００４０】
図３（ａ）に示すように、Ｘ線照射装置１００から照射されるＸ線ビームは、ｚ軸（体軸）方向に拡がるので、Ｘ線検出器２２０には、被検者ＳＢＪの体軸方向の異なった位置を通過したＸ線ビームが入射する。そのため、点線で示す断層面において断層撮影を行った場合、断層面からｚ軸方向に外れた位置における被検者ＳＢＪのＸ線吸収量が、断層画像に影響を与える。
【００４１】
図３（ｂ）は、ｚ軸方向の位置におけるＸ線吸収量が断層画像に対して与える影響の程度（感度）を表すグラフである。図３（ｂ）において、横軸はｚ軸方向の位置を表し、縦軸は最大感度を１とする相対感度Ｓ（以下、単に「感度Ｓ」とも呼ぶ）を表している。このようなｚ軸方向に沿った感度Ｓ（ｚ）の分布は、スライス感度プロファイル（ＳＳＰ：Slice Sensitivity Profile）と呼ばれ、特に、ｚ軸方向に沿った感度分布については、「ＳＳＰｚ」とも表される。
【００４２】
スライス感度プロファイルＳは、半値全幅（ＦＷＨＭ：Full Width at Half Maximum）、あるいは１／１０全幅（ＦＷＴＭ：Full Width at one-Tenth of the Maximum）等の指標によって特徴付けられる。これらの指標は、断層画像に影響を与えるｚ軸（体軸）方向の実際の厚さを表す。そのため、これらの指標のうち半値全幅（以下、単に「半値幅」とも呼ぶ）は、「実効スライス厚」と呼ばれ、断層撮影システムの評価に使用される。これに対し、断層撮影時のビームトリマ２１０の間隔、あるいは再構成に使用する検出素子列の数等により調整されるスライス厚は、「設定スライス厚」とも呼ばれる。
【００４３】
このスライス感度プロファイルＳは、例えば、微小球体法や微小コイン法等の方法によって測定することができる。具体的には、まず、直径が設定スライス厚の１／１０以下の微小な金属球体あるいは厚さが設定スライス厚の１／１０以下の微小な金属円盤を、Ｘ線吸収係数が小さい部材（例えば、アクリル樹脂や発泡スチロール）に固定した試料（「ファントム」と呼ばれる）を準備する。準備したファントムを寝台ＢＥＤ（図１）上に配置した後、ファントムの断層撮影を行なう。そして、ｚ軸（体軸）方向に所望の間隔で、金属球体もしくは金属円盤の近傍における断層画像（再構成画像）を取得する。このように得られた複数の再構成画像において観察されるＸ線吸収係数を評価することにより、スライス感度プロファイルＳが得られる。
【００４４】
Ａ３．演算処理の概要：
図４は、被検者ＳＢＪ体内のＸ線吸収係数およびスライス感度プロファイルと、再構成画像ＣＴＩにおいて観測されるＣＴ値との関係を示す説明図である。ここで、ＣＴ値とは、Ｘ線の線吸収係数から算出される値であり、水を０、空気を−１０００とするハンスフィールドユニット（ＨＵ：Hounsfield Unit）を用いて表わされる。なお、再構成画像ＣＴＩにおいて、個々の画素の階調値は、ＣＴ値を表している。そのため、以下では、特定の画素の階調値を、当該画素のＣＴ値とも呼ぶ。また、本明細書においては、複数の再構成画像における対応する画素の階調値に対して演算処理を施すことを、当該複数の再構成画像に演算処理を施すと謂う。
【００４５】
図４（ａ）は、点線で示す断層面における再構成画像ＣＴＩの画素ＰＸＬと、画素ＰＸＬに対応する被検者ＳＢＪ体内の体積要素ＶＥａ〜ＶＥｅとを示している。図４（ａ）の例では、ｚ軸方向の厚さがｄの体積要素ＶＥａ〜ＶＥｅのＣＴ値α（ｚ）は、頭頂部から頸部に向かって、順に１００ＨＵ、１２０ＨＵ、２００ＨＵ、４００ＨＵ、および４５０ＨＵとなっている。
【００４６】
上述のように、再構成画像ＣＴＩには、断層面から離れた位置のＸ線吸収量が影響を与える。そのため、画素ＰＸＬにおけるＣＴ値は、再構成画像ＣＴＩの画素ＰＸＬに対応するｚ軸に沿った各体積要素ＶＥａ〜ＶＥｅの厚さｄと、各体積要素ＶＥａ〜ＶＥｅにおけるＣＴ値α（ｚ）と、各体積要素ＶＥａ〜ＶＥｅにおける感度Ｓ（ｚ）によって決定される。
【００４７】
再構成画像ＣＴＩにおけるＣＴ値に対して、個々の体積要素ＶＥａ〜ＶＥｅは、感度Ｓ（ｚ）に応じた影響を与える。そのため、ＣＴ値への影響に応じた体積要素ＶＥａ〜ＶＥｅの総厚Ｄ（以下、「測定厚Ｄ」とも呼ぶ）は、次の式（１）で与えられる。
【数１】
2011194224.tif 000003
【００４８】
ここで、画素ＰＸＬにおいて観測されるＣＴ値ベースの総吸収量Ａ（以下、単に「総吸収量」とも呼ぶ）は、各体積要素ＶＥａ〜ＶＥｅの厚さｄと、ＣＴ値α（ｚ）と、感度Ｓ（ｚ）とを用いて、次の式（２）で与えられる。総吸収量Ａは、ＣＴ値に基づいて算出されるので、負の値を取り得る。具体的には、体積要素ＶＥａ〜ＶＥｅのＸ線の線吸収係数が０である場合、すなわち、ＣＴ値が−１０００である場合、総吸収量Ａは、−１０００×Ｄとなる。
【数２】
2011194224.tif 000004
【００４９】
上記式（２）に示すように、総吸収量Ａは、各体積要素ＶＥａ〜ＶＥｅにおける厚さｄと、ＣＴ値α（ｚ）と、感度Ｓ（ｚ）との積を、各体積要素ＶＥａ〜ＶＥｅ毎（ｚ毎）に積算することにより与えられる。
【００５０】
画素ＰＸＬにおけるＣＴ値ＨＵは、式（２）で与えられる総吸収量Ａを、式（１）で表される総厚Ｄで除することにより求められる。従って、画素ＰＸＬにおけるＣＴ値ＨＵは、体積要素ＶＥａ〜ＶＥｅの厚さｄと、ＣＴ値α（ｚ）と、感度Ｓ（ｚ）とを用いて、次の式（３）により求められる。
【数３】
2011194224.tif 000005
【００５１】
式（３）は、画素ＰＸＬにおけるＣＴ値が、ＣＴ値α（ｚ）と、感度Ｓ（ｚ）との畳み込み演算で与えられることを示している。なお、総厚Ｄでの除算は、畳み込み演算における規格化に相当する。
【００５２】
なお、通常の断層撮影においては、水を標準試料に用いてＣＴ値の校正を行う。断層撮影条件毎に、水を標準試料に用いたＣＴ値の校正を行うことにより、スライス感度プロファイルＳが未知であっても、ＣＴ値ＨＵを求めることが可能である。
【００５３】
図４（ｂ）および図４（ｃ）は、スライス厚が異なるスライス感度プロファイルを模式的に示している。上述のように、再構成画像ＣＴＩのスライス感度プロファイルは、断層撮影時あるいは画像再構成時（以下、併せて「再構成画像生成時」とも呼ぶ）における設定スライス厚を変更することにより変化する。
【００５４】
図４（ｂ）および図４（ｃ）の各グラフにおいて、横軸は、断層面を基準（０）とするｚ軸方向の位置を表し、縦軸は感度を表している。なお、以下では、図４（ｂ）に示すスライス厚が厚いスライス感度プロファイルＳｐを「厚層スライス感度プロファイルＳｐ」とも呼び、図４（ｃ）に示すスライス厚が薄いスライス感度プロファイルＳｆを「薄層スライス感度プロファイルＳｆ」とも呼ぶ。また、厚層スライス感度プロファイルＳｐに関連する値には記号の末尾に文字「ｐ」を付し、薄層スライス感度プロファイルＳｆに関連する値には記号の末尾に文字「ｆ」を付す。
【００５５】
図４（ｂ）に示す厚層スライス感度プロファイルＳｐでは、断層面から厚さｄずれた位置（ｚ＝±ｄ）においては感度Ｓｐ（ｚ）が０．５となっており、断層面から厚さ２ｄ以上ずれた位置（ｚ≧＋２ｄ，ｚ≦−２ｄ）においては感度Ｓｐ（ｚ）が０となっている。また、図４（ｃ）に示す薄層スライス感度プロファイルＳｆでは、断層面から厚さｄずれた位置（ｚ＝±ｄ）においては感度Ｓｆ（ｚ）が０．２５となっており、断層面から厚さ２ｄ以上ずれた位置（ｚ≧＋２ｄ，ｚ≦−２ｄ）においては感度Ｓｆ（ｚ）が０となっている。
【００５６】
ここで、上記式（３）に基づいて画素ＰＸＬにおけるＣＴ値ＨＵを算出すると、図４（ｂ）の例においてはＣＴ値ＨＵｐが２３０となり、図４（ｂ）の例においてはＣＴ値ＨＵｆが２２０となる。このように、体積要素ＶＥａ〜ＶＥｅのＣＴ値α（ｚ）がｚ軸（体軸）方向に変化している場合、画素ＰＸＬにおけるＣＴ値は、断層面における被検者ＳＢＪ体内のＣＴ値（２００ＨＵ）と異なった値となる。
【００５７】
図５は、スライス厚が異なるスライス感度プロファイルにより得られるＣＴ値ＨＵｐ，ＨＵｆから、より薄いスライス厚のＣＴ値ＨＵｒを求める様子を示す説明図である。図５の各グラフにおいて、横軸は、断層面を基準（０）とするｚ軸方向の位置を表し、縦軸は感度を表している。
【００５８】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれ、図４（ｂ）および図４（ｃ）と同じスライス感度プロファイルを示している。このとき、それぞれの総吸収量Ａｐ，Ａｆは、スライス感度プロファイル毎に、ＣＴ値ＨＵｐ，ＨＵｆに測定厚Ｄｐ，Ｄｆを乗ずることにより算出される。
【００５９】
図５（ａ）に示す厚層スライス感度プロファイルＳｐから、図５（ｂ）に示す薄層スライス感度プロファイルＳｆを減じることにより、図５（ｃ）に示す仮想的なスライス感度プロファイルＳｓ（以下、「差分スライス感度プロファイルＳｓ」とも呼ぶ）が得られる。この差分スライス感度プロファイルＳｓは、断層面から厚さｄずれた位置（ｚ＝±ｄ）においては感度Ｓｓ（ｚ）が０．２５であり、断層面（ｚ＝０）と、断層面から厚さ２ｄ以上ずれた位置（ｚ≧＋２ｄ，ｚ≦−２ｄ）とにおいては感度Ｓｓ（ｚ）が０である双峰性のスライス感度プロファイルである。なお、以下では、差分スライス感度プロファイルＳｓに関連する値には記号の末尾に文字「ｓ」を付す。
【００６０】
ここで、再構成画像生成時のスライス感度プロファイルが、差分スライス感度プロファイルＳｓであったと仮定する。このとき、画素ＰＸＬ（図４（ａ））について観測される総吸収量Ａｓは、次の式（４）で与えられる。
【数４】
2011194224.tif 000006
【００６１】
式（４）から解るように、差分スライス感度プロファイルＳｓに対応する総吸収量Ａｓは、厚層スライス感度プロファイルＳｐに対応する総吸収量Ａｐから、薄層スライス感度プロファイルＳｆに対応する総吸収量Ａｆを減じることにより与えられる。
【００６２】
図５（ｂ）に示す薄層スライス感度プロファイルＳｆと、図５（ｃ）に示す差分スライス感度プロファイルＳｓとは、いずれも、断層面から厚さｄずれた位置（ｚ＝±ｄ）においては感度Ｓｐ（ｚ），Ｓｓ（ｚ）が０．２５となっている。そのため、図５（ｂ）に示す薄層スライス感度プロファイルＳｆから、さらに、図５（ｃ）に示す差分スライス感度プロファイルＳｓを減じることにより、図５（ｄ）に示すように、断層面（ｚ＝０）の体積要素ＶＥｃ（図３）にのみ感度を有する仮想的なスライス感度プロファイルＳｒ（以下、「薄層化スライス感度プロファイルＳｒ」とも呼ぶ）を生成することができる。なお、以下では、薄層化スライス感度プロファイルＳｒに関連する値には記号の末尾に文字「ｒ」を付す。
【００６３】
ここで、再構成画像生成時のスライス感度プロファイルが薄層化スライス感度プロファイルＳｒであったと仮定する。このとき、画素ＰＸＬ（図４（ａ））について観測される総吸収量Ａｒは、次の式（５）で与えられる。
【数５】
2011194224.tif 000007
【００６４】
式（５）から解るように、薄層化スライス感度プロファイルＳｒに対応する総吸収量Ａｒは、薄層スライス感度プロファイルＳｆに対応する総吸収量Ａｆから、差分スライス感度プロファイルＳｓに対応する総吸収量Ａｓを減じること、すなわち、総吸収量Ａｆの２倍から総吸収量Ａｐを減じることにより算出される。そして、このように算出された総吸収量Ａｒを、薄層化スライス感度プロファイルＳｒから得られる測定厚Ｄｒで除することにより、薄層化スライス感度プロファイルＳｒに対応するＣＴ値ＨＵｒが求められる。
【００６５】
このように、仮想的な薄層化スライス感度プロファイルＳｒに対応するＣＴ値ＨＵｒは、再構成画像生成時のスライス感度プロファイルＳｐ，Ｓｆと、再構成画像ＣＴＩ（図４）におけるＣＴ値ＨＵｐ，ＨＵｆから求められる。また、図５（ｄ）に示すように、得られたＣＴ値ＨＵｒは、断層面に位置する体積要素ＶＥｃ（図４）のＸ線吸収量（２００ＨＵ）に一致する。
【００６６】
第１実施形態によれば、実効スライス厚が互いに異なる複数の再構成画像に対して所定の演算処理を施すことにより、複数の再構成画像のいずれよりも実効スライス厚が薄い断層画像を生成することができる。そのため、Ｘ線管の焦点ＦＳＰ（図３）の拡がり、ビームコリメータ１１０（図３）の幅、あるいは、検出素子列のｚ軸方向の幅等、Ｘ線断層撮影システム１０（図１）の装置上の制限や、ピッチファクタあるいは画像の再構成法等の撮影条件の影響による実効スライス厚の限界よりも薄い実効スライス厚の断層画像を得ることが可能となる。
【００６７】
なお、第１実施形態では、説明の便宜上、実効スライス厚が異なるスライス感度プロファイルとして、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示す単純なスライス感度プロファイルＳｐ，Ｓｆを用いている。そのため、薄層化スライス感度プロファイルＳｒを容易に生成可能である。しかしながら、実際の断層撮影システムにおけるスライス感度プロファイルＳは、図３（ｂ）に示すように、断層面から外れるに従ってなだらかに減少する。そのため、薄層化スライス感度プロファイルＳｒを所望の形状とするためには、薄層化スライス感度プロファイルＳｒを算出するための演算パラメータを適宜設定する必要がある。
【００６８】
Ｂ．第１実施例：
Ｂ１．演算処理の具体例：
図６および図７は、実験的に得られたスライス感度プロファイルＳｐ，Ｓｆから、薄層化スライス感度プロファイルＳｒを生成する様子を示す説明図である。図６および図７の各グラフにおいて、横軸は、断層面を基準（０）とするｚ軸方向の位置を表し、縦軸は感度を表している。
【００６９】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、それぞれ、設定スライス厚を１ｍｍおよび０．５ｍｍとした際のスライス感度プロファイルＳｐ，Ｓｆを示している。図６（ａ）および図６（ｂ）から分かるように、スライス感度プロファイルＳｐ，Ｓｆの半値幅（実効スライス厚）は、それぞれ１．０８ｍｍと０．８１ｍｍとなっており、いずれの場合においても、実効スライス厚は設定スライス厚よりも厚くなった。
【００７０】
図６（ｃ）は、スライス感度プロファイルＳｐ，Ｓｆから、次の式（６）を用いて得られるスライス感度プロファイルＳｍを示している。このスライス感度プロファイルＳｍは、薄層化スライス感度プロファイルＳｒの生成過程で中間的に算出されるスライス感度プロファイルであるので、以下では、「中間スライス感度プロファイルＳｍ」とも呼ぶ。
【数６】
2011194224.tif 000008
【００７１】
ここで、スライス感度プロファイルＳｐ，Ｓｆの差分（Ｓｐ−Ｓｆ）に乗ぜられる係数Ｍｓは、感度Ｓｍ（ｚ）が０を下回るアンダーシュートを低減するためのパラメータである。係数Ｍｓは、１よりも小さい値に設定するのが好ましい。図６（ｃ）の例では、係数Ｍｓを０．８に設定した。
【００７２】
図６（ｃ）に示すように、スライス感度プロファイルＳｐ，Ｓｆの差分に係数Ｍｓを乗じた場合においても、中間スライス感度プロファイルＳｍには、感度Ｓｍ（ｚ）が０を下回るアンダーシュートが生じる。このアンダーシュートは、薄層スライス感度プロファイルＳｆをｚ軸方向にシフトさせるとともに、適宜設定された係数Ｍｃを乗じた補正のためのスライス感度プロファイルＳｃ（以下、「補正感度プロファイルＳｃ」とも呼ぶ）を、中間スライス感度プロファイルＳｍに加えることにより低減できる。この補正感度プロファイルＳｃは、係数Ｍｃと、薄層スライス感度プロファイルＳｆのｚ軸方向へのシフト量δを用いて、以下の式（７）で与えられる。
【数７】
2011194224.tif 000009
【００７３】
図７（ａ）は、中間スライス感度プロファイルＳｍを示すグラフであり、図７（ｂ）は、補正感度プロファイルＳｃを示すグラフである。図７（ｂ）の例では、係数Ｍｃを０．０２とし、シフト量δを０．８ｍｍとした。
【００７４】
図６および図７の例では、薄層化スライス感度プロファイルＳｒは、式（６）で与えられる中間スライス感度プロファイルＳｍに、式（７）で与えられる補正スライス感度プロファイルＳｃを加えることにより得られる。従って、薄層化スライス感度プロファイルＳｒは、厚層スライス感度プロファイルＳｐと、薄層スライス感度プロファイルＳｆと、係数Ｍｓ，Ｍｃと、薄層スライス感度プロファイルＳｆのｚ軸方向へのシフト量δとを用いて、次の式（８）で与えられる。
【数８】
2011194224.tif 000010
【００７５】
図７（ｃ）は、このように得られた薄層化スライス感度プロファイルＳｒを示すグラフである。図７（ｃ）に示すように、薄層化スライス感度プロファイルＳｒでは、中間スライス感度プロファイルＳｍよりもアンダーシュートが小さく抑えられている。また、薄層化スライス感度プロファイルＳｒの半値幅（実効スライス厚）は０．６８ｍｍとなり、１／１０全幅は、１．１６ｍｍとなった。このように、薄層化スライス感度プロファイルＳｒの実効スライス厚は、薄層スライス感度プロファイルＳｆの実効スライス厚よりも小さくなった。
【００７６】
薄層化スライス感度プロファイルＳｒに対応する総吸収量Ａｒは、式（２）のＳ（ｚ）に式（８）のＳｒ（ｚ）を代入することにより与えられ、厚層スライス感度プロファイルＳｐおよび薄層化スライス感度プロファイルＳｆに対応する総吸収量Ａｐ，Ａｆを用いて、次の式（９）で表される。
【数９】
2011194224.tif 000011
【００７７】
厚層スライス感度プロファイルＳｐおよび薄層スライス感度プロファイルＳｆに対応する総吸収量Ａｐ，Ａｆは、式（３）より、各スライス感度プロファイルＳｐ，Ｓｆの感度Ｓｐ（ｚ），Ｓｆ（ｚ）と、ＣＴ値ＨＵｐ，ＨＵｆとを用いて、次の式（１０）で与えられる。
【数１０】
2011194224.tif 000012
【００７８】
従って、薄層化スライス感度プロファイルＳｒに対応するＣＴ値ＨＵｒは、各スライス感度プロファイルＳｐ，Ｓｆの感度Ｓｐ（ｚ），Ｓｆ（ｚ）と、ＣＴ値ＨＵｐ，ＨＵｆとを用いて、次の式（１１）で与えられる。
【数１１】
2011194224.tif 000013
【００７９】
なお、薄層化スライス感度プロファイルＳｒおよび対応するＣＴ値ＨＵｒの算出に用いる演算パラメータＭｓ，Ｍｃ，δは、演算パラメータＭｓ，Ｍｃ，δを変化させつつ、得られる薄層化スライス感度プロファイルＳｒの形状を確認することにより決定することができる。このような演算パラメータＭｓ，Ｍｃ，δの決定は、例えば、表計算のためのアプリケーションソフトウェアを用いて行うことができる。
【００８０】
Ｂ２．演算処理結果：
図８および図９は、第１実施例における演算処理結果を示す説明図である。図８（ａ）および図８（ｂ）は、再構成画像の画素列をｚ軸（体軸）方向に配列することにより得られた体軸断面画像である。体軸断面画像の元となる再構成画像（以下、「元画像」とも呼ぶ）としては、解像度を評価するための標準試料（「櫛形ファントム」と呼ばれる）をスリットがｚ軸（体軸）方向とほぼ直角となるように配置して、櫛形ファントムの断層撮影を行って得た再構成画像を用いた。図８（ａ）および図８（ｂ）の元画像は、設定スライス厚をそれぞれ１ｍｍおよび０．５ｍｍとして再構成した再構成画像であり、それぞれ図６（ａ）および図６（ａ）に示すスライス感度プロファイルＳｐ，Ｓｆに対応する再構成画像である。
【００８１】
図８（ａ）に示すように、設定スライス厚が１ｍｍでは、櫛形ファントムのスリットは観察されなかった。また、図８（ｂ）に示すように、設定スライス厚が０．５ｍｍでは、スリットは観察されたものの、コントラストが低く、十分な解像度が得られなかった。
【００８２】
図８（ｃ）は、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す再構成画像に上記式（１１）で表される演算処理を施した断層画像（演算後画像）を元画像として得られた体軸断面画像である。この体軸断面画像の元画像は、図７（ｃ）に示す薄層化スライス感度プロファイルＳｒに対応する断層画像である。図８（ｃ）に示すように、演算後画像を用いることにより、体軸断面画像において櫛形ファントムのスリットが明瞭に観察された。このように、スライス厚の異なる再構成画像に対して所定の演算処理を施すことにより、いずれの再構成画像よりもｚ軸（体軸）方向の解像度が高い画像が得られた。
【００８３】
図９（ａ）は、演算後画像を元画像として得られた体軸断面画像である。図９（ｂ）は、スリットがｚ軸（体軸）方向と平行となるように配置して、櫛形ファントムの断層撮影を行って得た断層画像である。図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、演算後画像を元画像として得られた体軸断面画像では、ｚ軸方向の解像度が、断層画像の面内解像度と同等以上であり、第１実施例によってｚ軸方向の解像度が十分に高い画像が得られることが分かった。
【００８４】
第１実施形態および第１実施例では、図１に示すようにＸ線照射装置１００およびＸ線検出装置２００が被検者ＳＢＪの周囲を螺旋状に移動するＸ線断層撮影システム１０（ヘリカルＣＴ）に本発明を適用しているが、本発明は、実効スライス厚が異なる断層画像が得られる断層撮影システムであれば、Ｘ線照射装置１００およびＸ線検出装置２００の回転中において寝台ＢＥＤが固定されている断層撮影システム（ノンヘリカルＣＴ）に適用することができる。
【００８５】
Ｃ．第２実施形態：
第１実施形態では、スライス厚の異なる２つの再構成画像に対して演算処理を施すことにより、演算後画像としてこれらの再構成画像よりもスライス厚が薄い断層画像を生成している。これに対し、第２実施形態では、ヘリカルスキャンで得られたスライス厚の異なる２つの再構成画像（ヘリカル断層画像）に対して演算処理を施すことにより、演算後画像としてノンヘリカルスキャンを行った場合と同等の断層画像（擬似ノンヘリカル断層画像）を生成する点で、第１実施形態と異なっている。他の点は、第１実施形態と同様である。
【００８６】
図１０は、スキャン方法の違いがスライス感度プロファイルに与える影響を示す説明図である。図１０のグラフにおいて、横軸は、断層面を基準（０）とするｚ軸方向の位置を表し、縦軸は感度を表している。図１０の実線は、設定スライス厚を５ｍｍとして、ヘリカルスキャンを行った際のスライス感度プロファイルＳｈ（以下では、「ヘリカルスライス感度プロファイルＳｈ」とも呼ぶ）を示している。図１０の破線は、設定スライス厚を５ｍｍとして、ノンヘリカルスキャンを行った際のスライス感度プロファイルＳｎ（以下では、「ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｎ」とも呼ぶ）を示している。なお、ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｎについては、実測値でなく推定値を示している。
【００８７】
図１０に示すように、ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｎに示されるように、ノンヘリカルスキャンを行った場合には、断層面（ｚ＝０）を中心に幅が実効スライス厚（図１０の例では、約５ｍｍ）の領域（すなわち、スライス）内部の感度に対してスライス外部の感度が十分に低くなる。これに対し、ヘリカルスライス感度プロファイルＳｈは、ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｎよりも裾が広がったプロファイル形状となっている。そのため、ヘリカルスキャンを行った場合には、スライス外部の感度がノンヘリカルスキャンを行った場合よりも高くなる。
【００８８】
図１１は、スキャン方法の違いが再構成画像に与える影響を示す説明図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、ノンヘリカルスキャンとヘリカルスキャンとで、断層撮影システム１０（図１）の調整用の標準試料（調整用ファントム）を撮影した際の再構成画像である。図１１（ｃ）および図１１（ｄ）は、図１１（ａ）および図１１（ｂ）の再構成画像における円形像周辺を拡大した画像（以下、単に「拡大像」とも呼ぶ）である。
【００８９】
撮影した調整用ファントムには、円形像を形成する円柱部の横（図１１では右側）にラダーが設けられている。ラダーは、等間隔の穴をｚ軸（体軸）に対して斜めに配列することにより形成されており、再構成画像には櫛歯状の像（以下、単に「櫛歯」とも呼ぶ）が現れる。このように、再構成画像に現れる櫛歯の本数やコントラストの変化により、実効スライス厚やプロファイル形状を推測することができる。
【００９０】
図１１に示すように、ノンヘリカルスキャンで得られた再構成画像（図１１（ａ），（ｃ））には、６本の櫛歯が現れている。一方、ヘリカルスキャンで得られた再構成画像（図１１（ｂ），（ｄ））には、ノンヘリカルスキャンで得られた再構成画像に現れた６本の櫛歯の外部にも櫛歯が観測される。このことから、ノンヘリカルスキャンを行った場合、スライス内のＣＴ値を表す断層画像が得られるのに対し、ヘリカルスキャンを行った場合、スライス外部のＣＴ値が断層画像に影響を与え、本来スライス内に無いはずの部分がアーチファクト（偽像）として断層画像に写り込むことが判る。
【００９１】
第２実施形態では、このようなヘリカルスキャンによるアーチファクトの発生を抑制するため、ノンヘリカルスキャンで得られた実効スライス厚が異なる再構成画像（元画像）に演算処理を施す。具体的には、ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｎと同等のスライス感度プロファイルを生成するように、実効スライス厚が異なるスライス感度プロファイルに対する演算処理（プロファイル生成演算処理）を決定する。そして、プロファイル生成演算処理に基づいて決定された演算処理を、元画像に対して施す。これにより、ノンヘリカルスキャンを行った場合と同等の断層画像（演算後画像）を得る。なお、プロファイル生成演算処理と、再構成画像に対する演算処理との関係は、第１実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００９２】
Ｄ．第２実施例：
図１２は、実効スライス厚が異なるスライス感度プロファイルＳａ，Ｓｂから、ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｎと同等のスライス感度プロファイルＳｑ（以下、「擬似ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｑ」とも呼ぶ）を生成する様子を示す説明図である。図１２の各グラフにおいて、横軸は、断層面を基準（０）とするｚ軸方向の位置を表し、縦軸は感度を表している。
【００９３】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、それぞれ、設定スライス厚を３．７５ｍｍおよび２．５ｍｍとした際のスライス感度プロファイルＳａ，Ｓｂを示している。図１２（ａ）および図１２（ｂ）から分かるように、スライス感度プロファイルＳａ，Ｓｂは、いずれも、プロファイル形状がヘリカルスライス感度プロファイルＳｈ（図１０）と同様に広がっており、感度は、断層面（ｚ＝０）から離れるに従ってなだらかに減少している。なお、実効スライス厚が異なるスライス感度プロファイルＳａ，Ｓｂの半値幅（実効スライス厚）は、それぞれ３．６３ｍｍと２．２４ｍｍとなった。
【００９４】
図１２（ｃ）の実線は、スライス感度プロファイルＳａ，Ｓｂから次の式（１２）を用いて得られる擬似ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｑを示している。図１２（ｃ）の破線は、ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｎを示している。
【数１２】
2011194224.tif 000014
【００９５】
ここで、スライス感度プロファイルＳｂに乗ぜられる係数Ｍｂは、断層面近傍のスライス感度プロファイルを平坦化するためのパラメータであり、１よりも小さい値に設定される。図１２の例では、パラメータＭｂを０．５５に設定した。また、パラメータＭｎは、スライス感度プロファイルを規格化するためのパラメータであり、１−Ｍｂに設定される。図１２の例では、上述のように、パラメータＭｂを０．５５に設定しているため、Ｍｎは０．４５に設定される。
【００９６】
このようにして得られた擬似ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｑは、図１２（ｃ）に示すように、半値幅（実効スライス厚）が５．２３ｍｍで、プロファイル形状がノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｎとほぼ同等となった。
【００９７】
擬似ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｑに対応する総吸収量Ａｑは、式（２）のＳ（ｚ）に式（１２）のＳｑ（ｚ）を代入することにより与えられ、スライス感度プロファイルＳａ，Ｓｂに対応する総吸収量Ａａ，Ａｂを用いて、次の式（１３）で表される。
【数１３】
2011194224.tif 000015
【００９８】
スライス感度プロファイルＳａ，Ａｂに対応する総吸収量Ａａ，Ａｂは、式（３）より、各スライス感度プロファイルＳａ，Ｓｂの感度Ｓａ（ｚ），Ｓｂ（ｚ）と、ＣＴ値ＨＵａ，ＨＵｂとを用いて、次の式（１４）で与えられる。
【数１４】
2011194224.tif 000016
【００９９】
従って、擬似ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｑに対応するＣＴ値ＨＵｑは、各スライス感度プロファイルＳａ，Ｓｂの感度Ｓａ（ｚ），Ｓｂ（ｚ）と、ＣＴ値ＨＵａ，ＨＵｂとを用いて、次の式（１５）で与えられる。
【数１５】
2011194224.tif 000017
【０１００】
図１３および図１４は、第２実施例における演算処理結果を示す説明図である。図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、ヘリカルスキャンで得た実効スライス厚が異なる再構成画像（元画像）であり、図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示す再構成画像の拡大像である。図１３（ｃ）および図１４（ｃ）は、演算後画像とその拡大像である。図１３（ｄ）および図１４（ｄ）は、図１１（ａ）および図１１（ｃ）と同じ画像であり、ノンヘリカルスキャンで得られた再構成画像とその拡大像である。また、図１３（ｅ）および図１４（ｅ）は、図１１（ｂ）および図１１（ｄ）と同じ画像であり、ヘリカルスキャンで得られた再構成画像とその拡大像である。なお、図１３および図１４では、便宜上、設定スライス厚を単に「スライス厚」と表記している。
【０１０１】
図１３および図１４から判るように、設定スライス厚が３．７５ｍｍと２．５ｍｍの再構成画像に演算処理を施して得られた演算後画像（図１３（ｃ）および図１４（ｃ））には、ノンヘリカルスキャンで得られた再構成画像（図１３（ｄ）および図１４（ｄ））と同様に、６本の櫛歯が現れた。このことから、実効スライス厚が異なる再構成画像に、擬似ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｑを生成するための演算処理に基づいて決定された演算処理を施すことにより、スライス外部のＣＴ値の影響が少ない断層画像を生成できることが判った。
【０１０２】
なお、第２実施形態および第２実施例では、元画像として断層面が同一の再構成画像を使用しているが、元画像の断層面は、必ずしも一致する必要は無い。例えば、実効スライス厚が厚いスライス感度プロファイルＳａにおける断層面のピークを実効スライス厚が厚いスライス感度プロファイルＳｂを用いて平坦化するとともに、スライス感度プロファイルＳｂの広がりを断層面が異なるスライス感度プロファイルを用いて狭くすることで、ノンヘリカルスキャンと同等のスライス感度プロファイルを得ることも可能である。従って、元画像として、これらのスライス感度プロファイルに対応する再構成画像を用いることにより、比較的少数（この場合は、４）の断層画像を用いて、ノンヘリカルスキャンによって得られる断層画像と同等の断層画像を得ることができる。
【０１０３】
但し、以下の点で、断層面が同一の再構成画像を元画像として用いるのが好ましい。一般に、断層面が異なる画像を合成すると、合成された画像にコントラストの高い境界部が多重に写り込む虞がある。これに対し、断層面が同一の再構成画像を元画像とした場合、生成された断層画像に境界部が多重に写り込むことが抑制される。従って、より違和感の少ない断層画像を得ることが可能となる点で、断層面が同一の再構成画像を元画像として用いるのが好ましい。
【０１０４】
また、第２実施形態および第２実施例では、元画像として実効スライス厚が異なる再構成画像を用いることにより、比較的少数（第２実施形態および第２実施例では、２）の元画像から、ノンヘリカルスキャンによって得られる断層画像と同等の断層画像を得ることができる。従って、演算処理量を低減することができるとともに、演算処理時の誤差の蓄積を抑制することができる。
【０１０５】
さらに、第２実施形態および第２実施例では、目標とするスライス厚（第２実施形態および第２実施例では、５ｍｍ）に近いスライス厚（第２実施形態および第２実施例では、３．７５ｍｍと２．５ｍｍ）の再構成画像を用いることにより、ノンヘリカルスキャンによって得られる断層画像と同等の断層画像を得ることができる。そのため、Ｘ線断層撮影装置の制約によって、十分に薄いスライス厚の再構成画像が得られない場合であっても、ノンヘリカルスキャンによって得られる断層画像と同等の断層画像を得ることができる。
【０１０６】
Ｅ．変形例：
なお、本発明は上記各実施形態や各実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１０７】
Ｅ１．変形例１：
上記各実施形態および各実施例では、スライス厚の異なる２つの再構成画像に対して演算処理を施すことにより、スライス厚が薄い断層画像あるいはノンヘリカルスキャンと同等の断層画像を生成していたが、一般に、Ｎ個（Ｎは、２以上の整数）の再構成画像に対して演算処理を施すものとしても良い。Ｎ個の再構成画像に対して施される演算処理としては、上記各実施形態および各実施例で示す演算処理に限らず、Ｎ個の再構成画像に対応するスライス感度プロファイルから、よりスライス厚が薄い薄層化スライス感度プロファイルや擬似ノンヘリカルスライス感度プロファイルを生成する演算処理に基づいて決定される。なお、薄層化スライス感度プロファイルや擬似ノンヘリカルスライス感度プロファイルを生成する演算処理（プロファイル生成演算処理）と、再構成画像に対して施される演算処理とは、線形な演算処理とするのが好ましい。ここで、線形な演算処理とは、演算対象となる感度ＳあるいはＣＴ値（以下、併せて「演算対象値」とも呼ぶ）について、演算対象値に対する定数の乗除と、演算対象値間の加減との組み合わせで与えられる任意の演算処理を謂う。上記各実施形態および各実施例から分かるように、線形演算処理により薄層化スライス感度プロファイルＳｒや擬似ノンヘリカルスライス感度プロファイルＳｑを生成することにより、再構成画像に対して施される演算処理をより容易に決定することができる
【０１０８】
Ｅ２．変形例２：
本発明は、医療用Ｘ線断層撮影システムに限らず、種々のＸ線断層撮影システムに適用することも可能である。本発明は、例えば、工業用のＸ線断層撮影システムにも適用可能である。この場合、被検者の動きやＸ線被爆の影響を考慮する必要がないため、ビームコリメータ１１０の間隔や、ビームコリメータ１１０と焦点ＦＳＰの距離などのＸ線の照射条件や、ビームトリマ２１０の間隔等の入射条件を変えた複数回の走査によって実効スライス厚の異なる断層画像を得ることができる。そのため、断層撮影時のスライス感度プロファイルをより柔軟に変更することができ、より薄いスライス感度プロファイルあるいはより理想的な形状のスライス感度プロファイルを得ることが可能となる。
【０１０９】
Ｅ３．変形例３：
本発明は、Ｘ線断層撮影システムに限らず、種々の断層撮影システムに適用可能である。一般に、断層画像の階調値が、測定対象の真値の分布と、スライス感度プロファイルとの畳み込み演算によって与えられる断層撮影システムであれば、本発明は、任意の断層撮影システムに適用可能であり、例えば、核磁気共鳴画像撮影システム、ポジトロン断層撮影システム等の種々の断層撮影システムに適用可能である。
【０１１０】
Ｅ４．変形例４：
上記各実施形態および各実施例では、図２に示すように、再構成画像に演算処理を施して演算後画像を生成する断層画像処理装置４００を、断層撮影制御装置３００とは別個の装置としているが、これらの断層画像処理装置４００と、断層撮影制御装置３００とを一体の装置として構成することも可能である。この場合、設定スライス厚としてＸ線断層撮影システム１０に固有の限界である最小スライス厚よりも薄いスライス厚が設定された場合や、設定プロファイルとしてノンヘリカルスキャン型のプロファイルの使用が指定された場合に、オペレータの介在なしに、再構成画像から演算後画像を生成するものとしても良い。オペレータの介在なしに、再構成画像から演算後画像を生成する場合、再構成画像を外部記憶装置に格納することなく、ＲＡＭに格納された再構成画像に対し、直接演算処理を施すものとしても良い。
【符号の説明】
【０１１１】
１０…Ｘ線断層撮影システム
１００…Ｘ線照射装置
１１０…ビームコリメータ
２００…Ｘ線検出装置
２１０…ビームトリマ
２２０…Ｘ線検出器
３００…断層撮影制御装置
３１０…撮影条件取得部
３２０…断層撮影装置制御部
３３０…検出器信号取得部
３４０…画像再構成部
３５０…通信制御部
３６０…外部記憶装置
４００…断層画像処理装置
４１０…処理条件取得部
４２０…画像生成部
４２２…再構成画像取得部
４２４…画像間演算処理部
４５０…通信制御部
４６０…外部記憶装置
ＢＥＤ…寝台
ＣＴＩ…再構成画像
ＦＳＰ…焦点
ＧＮＴ…ガントリ
ＬＡＮ…ローカルエリアネットワーク
ＰＸＬ…画素
ＳＢＪ…被検者
ＶＥａ〜ＶＥｅ…体積要素
【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１０】
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【図１２】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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