(57)【要約】【課題】Ｘ線ＣＴ装置において、ＣＴ画像の分解能を向上させること。【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線を曝射するＸ線管５１と、Ｘ線管５１に管電圧を印加する高電圧発生装置５５と、複数のＸ線検出素子を有し、Ｘ線を検出するＸ線検出器５３と、Ｘ線管５１、高電圧発生装置５５、及びＸ線検出器５３を支持し、Ｘ線管５１、高電圧発生装置５５、及びＸ線検出器５３を一体として回転させる回転架台３２と、（１）最適値記憶部７５から、予めファントムをスキャンして得られた複数のＣＴ画像にそれぞれ対応する複数のＣＴ値から算出される、逆投影に適用されるパラメータ値を取得し、（２）被検体をスキャンして得られる再構成前データに基づいて、パラメータ値を適用して再構成処理することで、被検体に関するＣＴ画像を生成する画像処理装置１２と、を有する。【選択図】  図１
2015177817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を曝射するＸ線管と、
前記Ｘ線管に管電圧を印加する高電圧発生装置と、
複数のＸ線検出素子を有し、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線管、前記高電圧発生装置、及び前記Ｘ線検出器を支持し、前記Ｘ線管、前記高電圧発生装置、及び前記Ｘ線検出器を一体として回転させる回転部と、
記憶部から、予めファントムをスキャンして得られた複数のＣＴ画像にそれぞれ対応する複数のＣＴ値から算出される、逆投影に適用されるパラメータ値を取得する取得手段と、
被検体をスキャンして得られる再構成前データに基づいて、前記パラメータ値を適用して再構成処理することで、前記被検体に関するＣＴ画像を生成する画像生成手段と、
を有するＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記取得手段は、前記パラメータ値として、前記ファントムに関する前記複数のＣＴ画像のそれぞれに対応する複数のＣＴ値のうち、略最大のＣＴ値に対応するパラメータ値を取得する請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
記憶部から、予めファントムをスキャンして得られた複数のＣＴ画像にそれぞれ対応する複数のＣＴ値から算出される、逆投影に適用されるパラメータ値を取得する取得手段と、
被検体をスキャンして得られる再構成前データに基づいて、前記パラメータ値を適用して再構成処理することで、前記被検体に関するＣＴ画像を生成する画像生成手段と、
を有する画像処理装置。
【請求項４】
前記取得手段は、前記パラメータ値として、前記ファントムに関する前記複数のＣＴ画像のそれぞれに対応する複数のＣＴ値のうち、略最大のＣＴ値に対応するパラメータ値を取得する請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記取得手段は、前記パラメータ値に関するパラメータ項目を、ＦＤＤ（ｆｏｃｕｓ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）と、ＦＣＤ（ｆｏｃｕｓ  ｃｅｎｔｅｒ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）と、Ｘ線検出器を構成する各検出素子のチャンネル方向位置と、前記各検出素子のＸ線入射方向位置と、前記各検出素子の列方向位置と、前記各検出素子の平面内の回転方向位置と、焦点サイズと、のうち少なくとも１とする請求項３又は４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記画像生成手段は、前記再構成前データに基づいて、前記回転部による回転角度に応じた前記パラメータ値を適用して再構成処理する請求項３乃至５のうちいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記取得手段は、前記ファントムとして、複数のビーズを内包するビーズファントムをスキャンして得られた前記複数のＣＴ画像に基づく前記パラメータ値を取得する請求項３乃至６のうち一項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記取得手段は、前記複数のビーズのうち、前記Ｘ線検出器の要素が検出するビーズに関するＣＴ値を、前記ＣＴ画像に対応するＣＴ値とする請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記画像生成手段は、前記ＣＴ画像の表示後、前記パラメータ値の変更操作がされると、変更後の逆投影パラメータ値を適用した場合のＣＴ画像を生成する請求項３乃至８のうちいずれか一項に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様としての実施形態は、Ｘ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置及び画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ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ＣＴ装置の形態の一つに、Ｒ／Ｒ方式（ローテート・ローテート方式、第３世代方式）がある。Ｒ／Ｒ方式は、被検体を空間的に挟んだ状態でＸ線管及びＸ線検出器を相互に対向配置させ、Ｘ線管及びＸ線検出器の両者を一体で被検体の周囲に回転させながらデータ収集を行なう方式である。つまり、Ｘ線管及びＸ線検出器が一体で被検体の周囲を回転するときに一定角度（サンプリング点）ごとに各ビュー（回転角度）の投影データの収集が行なわれる。
【０００４】
Ｒ／Ｒ方式のＸ線ＣＴ装置は、他の方式の装置に比べて、散乱線除去能や経済性などの面で有利である。このため、現状で稼動している大半のＸ線ＣＴ装置は、このＲ／Ｒ方式を採用している。Ｒ／Ｒ方式のＸ線ＣＴ装置として、Ｘ線源の位置を走査機構部に対して偏位させることを利用して高分解能な再構成画像を得ることが可能な装置が開示される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１０２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Ｒ／Ｒ方式のＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線管のＸ線焦点及び検出素子などの実際の幾何学的配置が設計値であるとの仮定のもとで再構成されている。しかしながら、実際のＸ線管のＸ線焦点及び検出素子などの位置と、再構成に使用する設計値とのずれがＣＴ画像の分解能を下げるという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、上述した課題を解決するために、Ｘ線を曝射するＸ線管と、前記Ｘ線管に管電圧を印加する高電圧発生装置と、複数のＸ線検出素子を有し、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管、前記高電圧発生装置、及び前記Ｘ線検出器を支持し、前記Ｘ線管、前記高電圧発生装置、及び前記Ｘ線検出器を一体として回転させる回転部と、記憶部から、予めファントムをスキャンして得られた複数のＣＴ画像にそれぞれ対応する複数のＣＴ値から算出される、逆投影に適用されるパラメータ値を取得する取得手段と、被検体をスキャンして得られる再構成前データに基づいて、前記パラメータ値を適用して再構成処理することで、前記被検体に関するＣＴ画像を生成する画像生成手段と、を有する。
【０００８】
本実施形態の画像処理装置は、上述した課題を解決するために、記憶部から、予めファントムをスキャンして得られた複数のＣＴ画像にそれぞれ対応する複数のＣＴ値から算出される、逆投影に適用されるパラメータ値を取得する取得手段と、被検体をスキャンして得られる再構成前データに基づいて、前記パラメータ値を適用して再構成処理することで、前記被検体に関するＣＴ画像を生成する画像生成手段と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示す図。
【図２】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の機能を示すブロック図。
【図３】ビーズファントムの一例を示す図。
【図４】回転変換の一例を示す図。
【図５】逆投影パラメータ最適値を求めるための動作を示すフローチャート。
【図６】Ｎ個のＦＤＤ値と、それらにそれぞれ対応するＮ個のビーズＣＴ値との関係を示す図。
【図７】検出器モジュールごとにＣＴ画像を生成する場合を説明するための図。
【図８】ラインファントムの一例を示す図。
【図９】（ａ）は、コインファントムの一例を示す図、（ｂ）は、各スライスにおけるコインＣＴ値を示すグラフ。
【図１０】キューブファントムの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置及び画像処理装置について、添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示す図である。
【００１２】
図１は、本実施形態に係るＲ／Ｒ方式のＸ線ＣＴ装置１を示す。Ｘ線ＣＴ装置１は、大きくは、スキャナ装置１１及び画像処理装置（コンソール）１２によって構成される。Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、通常は検査室に設置され、被検体Ｏ（ファントムＯ１（図３に図示）又は患者Ｏ２）に関するＸ線の透過データを生成するために構成される。一方、画像処理装置１２は、通常は検査室に隣接する制御室に設置され、透過データを基に投影データを生成して再構成画像の生成・表示を行なうために構成される。
【００１３】
Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、架台装置２１、寝台装置２２、及びコントローラ（制御回路）２３を備える。
【００１４】
スキャナ装置１１の架台装置２１は、土台部（図示しない）に固定された固定架台３１と、回転架台３２とを備える。
【００１５】
固定架台３１は、回転駆動機構４１を備える。回転駆動機構４１は、コントローラ２３による制御によって、回転架台３２がその位置関係を維持した状態で回転中心を含む開口部の周りを回転するように回転架台３２を固定架台３１に対して回転させる機構を有する。
【００１６】
回転架台３２は、Ｘ線源（Ｘ線管）５１、絞り５２、Ｘ線検出器５３、ＤＡＳ（ｄａｔａ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）５４、高電圧発生装置５５、及び絞り駆動機構５６を一体として保持する。回転架台３２は、Ｘ線管５１とＸ線検出器５３とを対向させた状態で、Ｘ線管５１、絞り５２、Ｘ線検出器５３、ＤＡＳ５４、高電圧発生装置５５、及び絞り駆動機構５６を一体として被検体Ｏの周りに回転できるように構成されている。なお、回転架台３２の回転中心軸と平行な方向をｚ軸方向、そのｚ軸方向に直交する平面をｘ軸方向、ｙ軸方向で定義する。
【００１７】
Ｘ線管５１は、高電圧発生装置５５から供給された管電圧に応じて金属製のターゲットに電子線を衝突させることでＸ線（連続スペクトルＸ線）を発生させ、Ｘ線検出器５３に向かって照射する。Ｘ線管５１から照射されるＸ線によって、ファンビームＸ線やコーンビームＸ線が形成される。Ｘ線管５１は、高電圧発生装置５５を介したコントローラ２３による制御によって、Ｘ線の照射に必要な電力が供給される。
【００１８】
絞り５２は、絞り駆動機構５６によって、Ｘ線管５１から照射されるＸ線の照射範囲（照射野）を調整する。すなわち、絞り駆動機構５６によって絞り５２の開口を調整することによって、スライス方向のＸ線照射範囲を変更できる。
【００１９】
Ｘ線検出器５３は、チャンネル方向に複数、及び列（スライス）方向に単数の検出素子を有する１次元アレイ型の検出器である。又は、Ｘ線検出器５３は、マトリクス状、すなわち、チャンネル方向に複数、及びスライス方向に複数の検出素子を有する２次元アレイ型の検出器（マルチスライス型検出器ともいう。）である。Ｘ線検出器５３がマルチスライス型検出器である場合、１回転のスキャンで列方向に幅を有する３次元の撮影領域を撮影することができる（ボリュームスキャン）。Ｘ線検出器５３は、コントローラ２３による制御によって、Ｘ線管５１から照射されたＸ線を検出する。
【００２０】
ＤＡＳ５４は、Ｘ線検出器５３の各検出素子が検出する透過データ（Ｘ線検出データ）の信号を増幅してデジタル信号に変換する。ＤＡＳ５４の出力データは、スキャナ装置１１のコントローラ２３を介して画像処理装置１２に供給される。ＤＡＳ５４の詳細については後述する。
【００２１】
高電圧発生装置５５は、コントローラ２３による制御によって、スキャンを実行するために必要な電力をＸ線管５１に供給する。
【００２２】
絞り駆動機構５６は、コントローラ２３による制御によって、絞り５２におけるＸ線のスライス方向の照射範囲を調整する機構を有する。
【００２３】
スキャナ装置１１の寝台装置２２は、天板６１及び天板駆動機構６２を備える。天板６１は、被検体Ｏを載置可能である。
【００２４】
天板駆動機構６２は、コントローラ２３による制御によって、天板６１をｙ軸方向に沿って昇降動させると共に、ｚ軸方向に沿って進入／退避動させる機構を有する。天板駆動機構６２は、回転架台３２の回転中心を含む開口部に向けて天板６１に載置された被検体Ｏを挿入させ、開口部から天板６１に載置された被検体Ｏを退避させる。
【００２５】
スキャナ装置１１のコントローラ２３は、図示しないＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）及びメモリ等を備える。コントローラ２３は、画像処理装置１２からの指示によって、架台装置２１の回転駆動機構４１、Ｘ線検出器５３、ＤＡＳ５４、高電圧発生装置５５、及び絞り駆動機構５６や、寝台装置２２の天板駆動機構６２等の制御を行なってスキャンを実行させる。
【００２６】
Ｘ線ＣＴ装置１の画像処理装置１２は、コンピュータをベースとして構成されており、ネットワーク（ｌｏｃａｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）Ｎと相互通信可能である。画像処理装置１２は、大きくは、ＣＰＵ７１、メモリ７２、プログラム記憶部７３、データ記憶部７４、最適値記憶部７５、入力部７６、及び表示部７７等の基本的なハードウェアから構成される。ＣＰＵ７１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、画像処理装置１２を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。
【００２７】
ＣＰＵ７１は、半導体で構成された電子回路が複数の端子を持つパッケージに封入されている集積回路（ＬＳＩ）の構成をもつＨＤＤ（ｈａｒｄ  ｄｉｓｋ  ｄｒｉｖｅ）である。医師等の操作者によって入力部７６が操作等されることにより指令が入力されると、ＣＰＵ７１は、メモリ７２に記憶しているプログラムを実行する。又は、ＣＰＵ７１は、プログラム記憶部７３に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されてプログラム記憶部７３にインストールされたプログラムを、メモリ７２にロードして実行する。
【００２８】
メモリ７２は、ＲＯＭ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）等を含む記憶装置である。メモリ７２は、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌ  ｐｒｏｇｒａｍ  ｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃ  ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ  ｓｙｓｔｅｍ）及びデータを記憶したり、ＣＰＵ７１のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いられたりする。
【００２９】
プログラム記憶部７３は、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクが着脱不能で内蔵されている構成をもつ記憶装置である。プログラム記憶部７３は、画像処理装置１２にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）や、データを記憶する記憶装置である。また、ＯＳに、術者等の操作者に対する表示部７７への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力部７６によって行なうことができるＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供させることもできる。
【００３０】
データ記憶部７４は、メモリや、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクが着脱不能で内蔵されている構成をもつＨＤＤや、可搬型の記憶媒体（メディア）を着脱可能な記憶媒体ドライブによって構成される。データ記憶部７４は、患者Ｏ２に関する投影データなどの再構成前データや、患者Ｏ２に関するＣＴ画像データを記憶する。
【００３１】
最適値記憶部７５は、メモリや、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクが着脱不能で内蔵されている構成をもつＨＤＤや、可搬型の記憶媒体（メディア）を着脱可能な記憶媒体ドライブによって構成される。最適値記憶部７５は、ファントムをスキャンすることによって得られたファントムに関するＣＴ画像のＣＴ値から求められる後述する逆投影パラメータ最適値を逆投影パラメータ項目ごとに記憶する。
【００３２】
入力部７６は、操作者によって操作が可能なポインティングデバイスであり、操作に従った入力信号がＣＰＵ７１に送られる。
【００３３】
表示部７７は、図示しない画像合成回路、ＶＲＡＭ（ｖｉｄｅｏ  ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）、及びディスプレイ等を含んでいる。画像合成回路は、画像データに種々の表示パラメータの文字データ等を合成した合成データを生成する。ＶＲＡＭは、合成データをディスプレイに展開する。ディスプレイは、液晶ディスプレイやＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅ）等によって構成され画像を順次表示する。
【００３４】
画像処理装置１２は、スキャナ装置１１のＤＡＳ５４から入力された生データに対して対数変換処理や、感度補正等の補正処理（前処理）を行なって投影データを生成してデータ記憶部７４に記憶させる。また、画像処理装置１２は、前処理された投影データに対して散乱線の除去処理を行なう。画像処理装置１２は、Ｘ線曝射範囲内の投影データの値に基づいて散乱線の除去を行なうものであり、散乱線補正を行なう対象の投影データ又はその隣接投影データの値の大きさから推定された散乱線を、対象となる投影データから減じて散乱線補正を行なう。画像処理装置１２は、補正された投影データに基づいて被検体Ｏに関するＣＴ画像データを生成してデータ記憶部７４に記憶させたり、表示部７７に表示させたりする。
【００３５】
図２は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の機能を示すブロック図である。
【００３６】
図１に示す画像処理装置１２のＣＰＵ７１がプログラムを実行することによって、Ｘ線ＣＴ装置１は、図２に示すように、ファントムスキャン実行手段８１、ファントム画像生成手段８２、最適値算出手段８３、患者スキャン実行手段８４、データ取得手段８５、及び患者画像生成手段８６として機能する。なお、手段８１〜８６の全部又は一部は、画像処理装置１２にハードウェアとして備えられるものであってもよい。また、手段８１〜８６の全部又は一部は、画像処理装置１２のみならず、高電圧発生装置５５やコントローラ２３に備えられるものであってもよい。
【００３７】
ファントムスキャン実行手段８１は、コントローラ２３を介してスキャナ装置１１を制御して、ファントムＯ１に対してスキャンを実行させ、投影データなどの再構成前データを生成する機能を有する。
【００３８】
図３は、ビーズファントムＯ１の一例を示す図である。
【００３９】
図３の左側は、ビーズファントムＯ１のｘ−ｙ断面図を示し、同右側は、ビーズファントムＯ１のｙ−ｚ断面図を示す。図３に示すように、ビーズファントムＯ１は、中心ビーズを含む複数の球形のビーズＢを内包する。そして、ファントムスキャンされる際、ビーズファントムＯ１の複数のビーズＢのうち中心ビーズが回転中心となるように配置されることが望ましい。
【００４０】
図２の説明に戻って、ファントム画像生成手段８２は、ファントムスキャン実行手段８１によって生成された再構成前データに基づいて、コンボリューション演算や補間演算を行なう機能を有する。また、ファントム画像生成手段８２は、コンボリューション演算及び補間演算が施された再構成前データに基づいて、逆投影パラメータ項目に関する複数の逆投影パラメータ値を適用した逆投影演算（バックプロジェクション）を行なうことで、ファントムＯ１に関する複数のＣＴ画像をそれぞれ生成する機能を有する。逆投影パラメータ項目とは、逆投影演算に用いられる各種パラメータ項目のことをいう。
【００４１】
ここで、逆投影パラメータ項目を、Ｘ線管５１の焦点位置とＸ線検出器５３（図１に図示）間の距離（ＦＤＤ：ｆｏｃｕｓ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）と、Ｘ線管５１の焦点位置と回転中心との距離（ＦＣＤ：ｆｏｃｕｓ  ｃｅｎｔｅｒ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）と、Ｘ線検出器５３を構成する各検出素子のチャンネル方向位置と、Ｘ線検出器５３を構成する各検出素子のＸ線入射方向位置と、Ｘ線検出器５３を構成する各検出素子の列方向位置と、Ｘ線検出器５３を構成する各検出素子の平面内の回転方向位置と、Ｘ線管５１の焦点サイズと、のうち少なくとも１とすることができる。ファントム画像生成手段８２は、逆投影パラメータ項目ごとに複数のＣＴ画像を生成する。
【００４２】
逆投影パラメータ項目が異なる複数の逆投影パラメータ値をとれば、ファントム画像生成手段８２によってＣＴ値が異なる複数のＣＴ画像が得られることを、逆投影演算の離散的な式である次の式（１）〜（３）を用いて説明する。
【数１】
2015177817.tif 000003
【００４３】
ここで、上記式（１）の「ｉｍａｇｅ（ｘ，ｙ，ｋ）」は、ｋ位置のスライスにおけるＣＴ画像の各画素（ｘ，ｙ）のＣＴ値を示す。「Ｐ（ｎ，ｃｈ，ｓｅｇ）」は、コンボリューション演算及び補間演算が施されたチャンネル「ｃｈ」及び列「ｓｅｇ」の投影データＰを示す。「Ｌ（β，ｘ，ｙ）」は、回転角βにおけるＸ線焦点からボクセル位置（ｘ，ｙ，ｚｆｓ）までの距離を示す。なお、（ｘ，ｙ，ｚｆｓ）とは、Ｘ線焦点のｚ軸座標である。
【００４４】
上記式（１）のチャンネル「ｃｈ」方向の位置と、列「ｓｅｇ」方向の位置は、次の式（２），（３）で表される。ここで、上記式（２）の「ｃｈ０」は、Ｘ線検出器５３のチャンネル方向の中心位置を示す。上記式（３）の「ｓｅｇ０」は、Ｘ線検出器５３の列方向の中心位置を示す。
【数２】
2015177817.tif 000004
【００４５】
まず、逆投影パラメータ項目としてのＦＤＤについて説明する。逆投影パラメータ値であるＦＤＤ値は、上記式（２）に関わる。上記式（２）の「△γ」は、Ｘ線検出器５３（図１に図示）内のチャンネル方向に隣接する２検出素子間の角距離（ピッチ）であるので、角距離△γは、Ｘ線検出器５３全体の角距離の設計値△ｃｈを用いて次の式（４）のように表される。よって、異なる複数のＦＤＤ値をとれば、上記式（１）によりＣＴ値が異なる複数のＣＴ画像が得られることになる。
【数３】
2015177817.tif 000005
【００４６】
次に、逆投影パラメータ項目としてのＦＣＤについて説明する。逆投影パラメータ値であるＦＣＤ値は、上記式（３）の「ＦＣＤ」で示される。よって、異なる複数のＦＣＤ値をとれば、上記式（１）によりＣＴ値が異なる複数のＣＴ画像が得られることになる。
【００４７】
次に、逆投影パラメータ項目としての、Ｘ線検出器５３を構成する各検出素子のチャンネル方向位置について説明する。逆投影パラメータ値としての、第ｉチャンネルの検出素子のチャンネル方向位置Ｐｃｈ［ｉ］は、上記式（２）に関わる。上記式（２）では角距離△γを一定とするものであるが、複数の検出素子のそれぞれで角距離△γが変化するように上記式（２）を変形することができる。すなわち、上記式（２）の「△γ」をｉによって変化する「Δγ［ｉ］」に置換することができる。よって、複数の検出素子で異なるチャンネル方向位置Ｐｃｈ［ｉ］をとれば、上記式（１）によりＣＴ値が異なる複数のＣＴ画像が得られることになる。なお、チャンネル単位でチャンネル方向位置を変化させるのではなく、Ｘ線検出器５３を検出素子単位、又は、チャンネル方向で分割した検出器モジュール単位で変えてもよい。
【００４８】
次に、逆投影パラメータ項目としての、Ｘ線検出器５３を構成する各検出素子のＸ線入射方向位置について説明する。逆投影パラメータ値としての、第ｊの検出素子のＸ線入射方向位置Ｐｗ［ｊ］は、上記式（３）に関わる。上記式（３）中の「ｗ」がＸ線検出器５３のスライス厚を回転中心軸に投影した値であるため、上記式（３）を、Ｘ線入射方向位置の設計値Ｐｗを用いて次の式（５）に変更可能である。よって、複数の検出素子で異なるＸ線入射位置Ｐｗ［ｊ］をとれば、上記式（１）によりＣＴ値が異なる複数のＣＴ画像が得られることになる。
【数４】
2015177817.tif 000006
【００４９】
次に、逆投影パラメータ項目としての、Ｘ線検出器５３を構成する各検出素子の列方向位置について説明する。逆投影パラメータ値としての、第ｋ列の検出素子の列方向位置Ｐｓ［ｋ］は、上記式（３）を発展させた次の式（６）に関わる。次の式（６）は、上記式（３）が、列方向の設計値Ｐｓを用いて変更されたものである。よって、複数の検出素子で異なる列方向位置Ｐｓ［ｋ］をとれば、上記式（１）によりＣＴ値が異なる複数のＣＴ画像が得られることになる。なお、列単位で列方向位置を変化させるのではなく、Ｘ線検出器５３を検出素子単位で変えてもよい。
【数５】
2015177817.tif 000007
【００５０】
次に、逆投影パラメータ項目としての、Ｘ線検出器５３を構成する各検出素子の平面内の回転方向位置について説明する。逆投影パラメータ値としての、第ｌの検出素子の平面内の回転方向位置Ｐθ［ｌ］は、位置Ｐｃｈ［ｉ］及びＰｓ［ｋ］をさらに次の式（７），（８）のように回転変換することに相当する。検出素子の回転方向位置Ｐθ［ｌ］への回転変換の一例を図４に示す。よって、複数の検出素子で異なる回転方向位置Ｐθ［ｌ］をとれば、上記式（１）によりＣＴ値が異なる複数のＣＴ画像が得られることになる。
【数６】
2015177817.tif 000008
【００５１】
最後に、逆投影パラメータ項目としてのＸ線管５１の焦点サイズについて説明する。逆投影パラメータ値としての、Ｘ線管５１のチャンネル方向における焦点サイズＦｃｈと、列方向における焦点サイズＦｓとは、上記式（１）を発展させた次の式（９）に関わる。次の式（９）に示すように、焦点サイズ分を積分することでＣＴ画像が得られる。よって、異なる複数の焦点サイズＦｃｈ，Ｆｓをとれば、上記式（９）によりＣＴ値が異なる複数のＣＴ画像が得られることになる。
【数７】
2015177817.tif 000009
【００５２】
最適値算出手段８３は、ファントム画像生成手段８２によって生成された、逆投影パラメータ項目に関する各逆投影パラメータ値に対応するＣＴ画像からビーズＣＴ値を算出する機能を有する。また、最適値算出手段８３は、各逆投影パラメータ値に対応するビーズＣＴ値に基づいて、略最大となるビーズＣＴ値に対応する逆投影パラメータ値を算出し、逆投影パラメータ項目の最適値（逆投影パラメータ最適値）とする機能を有する。なお、各逆投影パラメータ値に対応するビーズＣＴ値は、各ＣＴ画像内の全てのビーズ部分に関する複数のＣＴ値のうちの最大値であるか、各ＣＴ画像内の全てのビーズ部分に関する複数のＣＴ値の合計値又は平均値であるか、各ＣＴ画像の設定領域内のビーズ部分に関する複数のＣＴ値のうちの最大値であるか、設定領域内の全てのビーズ部分に関する複数のＣＴ値の合計値又は平均値である。
【００５３】
ここで、逆投影パラメータ項目がＦＤＤである場合を例にとって、手段８１〜８３の動作について、図５を用いて説明する。
【００５４】
図５は、逆投影パラメータ最適値を求めるための動作を示すフローチャートである。
【００５５】
まず、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線管５１のアライメントを実施（ステップＳＴ１）の後、ビーズファントムＯ１をスキャンする（ステップＳＴ２）。
【００５６】
Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャンして得られたビーズファントムＯ１に関する再構成前データに対して、逆投影パラメータ項目の設計値（逆投影パラメータ設計値）としてのＦＤＤ設計値Ａを含むように、Ｎ個の逆投影パラメータ値としてのＦＤＤ値Ａ［１］〜Ａ［Ｎ］を設定する（ステップＳＴ３）。
【００５７】
Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ２によるスキャンによって得られた再構成前データにコンボリューション演算や補間演算を行ない、上記式（４）のＦＤＤとしてＦＤＤ値Ａ［ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）］を適用することで逆投影演算を行なうことで、ビーズファントムＯ１に関するＣＴ画像Ｉ［ｎ］を生成する（ステップＳＴ４）。Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ４によって生成されたビーズファントムＯ１に関するＣＴ画像Ｉ［ｎ］からビーズＣＴ値Ｃ［ｎ］を算出する（ステップＳＴ５）。
【００５８】
Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ３によって設定されたＮ個のＦＤＤ値Ａ［１］〜Ａ［Ｎ］の全てについて、ステップＳＴ５によってＮ個のビーズＣＴ値Ｃ［１］〜Ｃ［Ｎ］がそれぞれ算出されたか否かを判断する（ステップＳＴ６）。ステップＳＴ６の判断にてＮＯ、すなわち、Ｎ個のＦＤＤ値Ａ［１］〜Ａ［Ｎ］の少なくとも１について、ビーズＣＴ値が算出されていないと判断される場合、Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ４の動作に戻る。
【００５９】
一方、ステップＳＴ６の判断にてＹＥＳ、すなわち、Ｎ個のＦＤＤ値Ａ［１］〜Ａ［Ｎ］の全てについて、Ｎ個のビーズＣＴ値Ｃ［１］〜Ｃ［Ｎ］がそれぞれ算出されたと判断される場合、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｎ個のビーズＣＴ値Ｃ［１］〜Ｃ［Ｎ］から、略最大のビーズＣＴ値Ｃｍａｘを取得する（ステップＳＴ７）。
【００６０】
Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップＳＴ７によって取得された略最大のビーズＣＴ値Ｃｍａｘに対応するＦＤＤ値を算出し、ＦＤＤ最適値Ａｃとして登録する（ステップＳＴ８）。
【００６１】
図６は、Ｎ個のＦＤＤ値Ａ［１］〜Ａ［Ｎ］と、それらにそれぞれ対応するＮ個のビーズＣＴ値Ｃ［１］〜Ｃ［Ｎ］との関係を示す図である。
【００６２】
図６は、Ｎ個のＦＤＤ値Ａ［１］〜Ａ［Ｎ］のそれぞれに、Ｎ個のビーズＣＴ値Ｃ［１］〜Ｃ［Ｎ］をプロットし、近似曲線を描いたグラフである。図６に示すグラフから、略最大のビーズＣＴ値Ｃｍａｘが得られる。
【００６３】
図５の説明に戻って、ステップＳＴ４〜ＳＴ６の動作が繰り返されることで、ＦＤＤ以外の逆投影パラメータ項目については同一値（設計値又は最適値）を適用する一方、ＦＤＤについてのみ複数のＦＤＤ値に対応する複数のＣＴ画像が生成される。
【００６４】
なお、図５では、逆投影パラメータ最適値としてのＦＤＤ最適値を算出する場合を例にとって説明したが、その他の逆投影パラメータ最適値についても同様に求めることができる。
【００６５】
図２の説明に戻って、患者スキャン実行手段８４は、コントローラ２３を介してスキャナ装置１１を制御して、患者Ｏ２に対してスキャンを実行させ、投影データなどの再構成前データを生成する機能を有する。また、患者スキャン実行手段８４は、再構成前データをデータ記憶部７４に記憶させる機能を有する。
【００６６】
データ取得手段８５は、患者スキャン実行手段８４によってデータ記憶部７４に記憶された患者Ｏ２に関する再構成前データを取得する（読み出す）機能を有する。
【００６７】
患者画像生成手段８６は、データ取得手段８５によって取得された再構成前データに基づいて、コンボリューション演算や補間演算を行なう機能を有する。また、患者画像生成手段８６は、コンボリューション演算及び補間演算が施された投影データに基づいて、最適値記憶部７５に登録された逆投影パラメータ最適値を適用した逆投影演算を行なうことで、患者Ｏ２に関するＣＴ画像を生成する機能を有する。そして、患者画像生成手段８６は、患者Ｏ２に関するＣＴ画像をデータ記憶部７４に記憶させたり、表示部７７に表示させたりする。
【００６８】
患者画像生成手段８６は、最適値記憶部７５に、全ての逆投影パラメータ項目について最適値が登録されている場合、全ての逆投影パラメータ項目の最適値を適用した逆投影演算を行なうことができる。また、最適値記憶部７５に、一部の逆投影パラメータ項目についてのみ最適値が登録されている場合、当該一部の逆投影パラメータ項目の最適値と、他の逆投影パラメータ項目の設計値とを適用した逆投影演算を行なう。
【００６９】
また、患者画像生成手段８６が患者Ｏ２に関するＣＴ画像を表示部７７に表示させた後、入力部７６（図１に図示）を介して逆投影パラメータ最適値の変更操作がされると、変更後の逆投影パラメータ値を適用した場合のＣＴ画像を生成して表示部７７に表示させることもできる。
【００７０】
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１によると、逆投影パラメータ最適値を予め保有しておき、患者Ｏ２に関する再構成処理の際に逆投影パラメータ最適値を適用してＣＴ画像を生成することができるので、ＣＴ画像の平面分解能を向上させることができる。
【００７１】
（第１変形例）
図２に示す最適値算出手段８３は、再構成前データに基づいて、回転架台３２（図１に図示）による回転角度に応じて変化する逆投影パラメータ最適値を算出してもよい。逆投影パラメータ最適値の１回転分の変化の推移を決定すれば、回転架台３２の１回転ごとに繰り返し利用できる（１回転１周期）。又は、逆投影パラメータ最適値の半回転分の変化の推移を決定すれば、回転架台３２の半回転ごとに繰り返し利用できる（１回転２周期）。
【００７２】
ここで、回転角度βごとに、逆投影パラメータ最適値としてのＦＤＤ最適値Ａｃの変化分（補正値）△Ａが求められる。補正値△Ａは、次の式（１０）に示すように、１回転１周期の場合の振幅（Ａｍｐ．１）及び位相φ１と、１回転２周期の場合の振幅（Ａｍｐ．２）及び位相φ２との４成分で構成される。
【数８】
2015177817.tif 000010
【００７３】
上記式（１０）の４成分を任意に変動させた場合の値をもって、回転角度βごとのＦＤＤ最適値Ａｃの補正値△Ａとする。なお、回転角度を架台装置２１（図１に図示）のチルト角度に応用してもよい。
【００７４】
（第２変形例）
図２に示す最適値算出手段８３は、複数のＣＴ画像から複数のビーズＣＴ値をそれぞれ算出する際、検出器モジュールごとに、各ＣＴ画像内のビーズＣＴ値が選択されてもよい。
【００７５】
図７は、検出器モジュールごとにＣＴ画像を生成する場合を説明するための図である。
【００７６】
図７は、Ｘ線検出器５３を構成する最外側の検出器モジュール５３ａを示す。検出器モジュール５３ａにおける逆投影パラメータ値が算出される場合は、検出器モジュール５３ａで検出される再構成前データに含まれるビーズＢに関するビーズＣＴ値に基づいて逆投影パラメータ値が算出される。図７に示す場合、検出器モジュール５３ａは、ドーナツ状領域Ｄ内のビーズＢに関するビーズＣＴ値から、検出器モジュール５３ａに関する逆投影パラメータ値が算出される。
【００７７】
ビーズファントムＯ１に関するＣＴ画像のうち、検出器モジュール５３ａによって取得された再構成前データのみに基づいてＣＴ画像（ドーナツ状のＣＴ画像）が生成され、逆投影パラメータ値が算出される。また、その他の検出器モジュールについても同様にＣＴ画像が生成され、検出器モジュールごとに逆投影パラメータ値が算出される。なお、この場合のビーズファントムＯ１は、各検出器モジュールの再構成前データに必ず少なくも１個のビーズＢが含まれるようなものを使用するものとする。
【００７８】
（第３変形例）
図２に示すファントムスキャン実行手段８１によって、図８に示すスライス方向に延びるラインＬを内包するラインファントムＯ１がスキャンされる。
【００７９】
図２に示すファントム画像生成手段８２は、複数のスライスの各スライスについて、ラインファントムＯ１に関する複数のＣＴ画像をそれぞれ生成する。最適値算出手段８３は、各スライスについて、各逆投影パラメータ値に対応するＣＴ画像からコインＣＴ値を算出する。そして、最適値算出手段８３は、各スライスについて、各逆投影パラメータ値に対応するビーズＣＴ値に基づいて、ビーズＣＴ値が略最大となる場合の逆投影パラメータ値を算出し、逆投影パラメータ最適値とする。すなわち、スライスごとに、図５に示すフローチャートが実行される。
【００８０】
（第４変形例）
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の第４変形例は、ＣＴ画像のスライス方向の分解能を向上させることを目的とする。ここでは、図２に示すファントムスキャン実行手段８１によって、図９（ａ）に示すコインＴを内包するコインファントムＯ１がスキャンされる。
【００８１】
図２に示すファントム画像生成手段８２は、複数のスライスの各スライスについて、コインファントムＯ１に関する複数のＣＴ画像をそれぞれ生成する。最適値算出手段８３は、各スライスについて、各逆投影パラメータ値に対応するＣＴ画像からコインＣＴ値を算出する。そして、最適値算出手段８３は、各逆投影パラメータ値について、コインＣＴ値をスライスごとに配置したグラフを生成し、そのグラフから逆投影パラメータ最適値を算出する。
【００８２】
図９（ａ）は、コインファントムＯ１の一例を示し、図９（ｂ）は、各スライスにおけるコインＣＴ値を示すグラフである。
【００８３】
図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すコインファントムＯ１のスライスごとの、逆投影パラメータ値としてのＦＤＤ値Ａ［１］におけるコインＣＴ値Ｃ［１］（図５に示すステップＳＴ５で生成されるものと同等）を示す。また、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すコインファントムＯ１のスライスごとの、逆投影パラメータ値としてのＦＤＤ値Ａ［２］におけるコインＣＴ値Ｃ［２］を示す。各スライスにおいて、コインＣＴ値Ｃ［１］は、コインＣＴ値Ｃ［２］より大きい。すなわち、ｘｙ平面の分解能の見地からは、コインＣＴ値Ｃ［１］に対応するＦＤＤ値Ａ［１］の方が最適値に適している。
【００８４】
しかしながら、図９（ｂ）を見ると、スライス方向の分解能の見地から、コインＣＴ値のスライス変動の半値幅が小さいコインＣＴ値Ｃ［２］に対応するＦＤＤ値Ａ［２］の方が最適値に適していることがわかる。
【００８５】
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の第４変形例によると、逆投影パラメータ最適値を予め保有しておき、患者Ｏ２に関する再構成処理の際に逆投影パラメータ最適値を適用してＣＴ画像を生成することができるので、ＣＴ画像のスライス方向の分解能を向上させることができる。
【００８６】
（第５変形例）
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の第５変形例は、第４変形例と同様に、ＣＴ画像のスライス方向の分解能を向上させることを目的とする。ここでは、図２に示すファントムスキャン実行手段８１によって図１０に示す、立方体形状のキューブＶを内包するキューブファントムＯ１がスキャンされる。
【００８７】
図２に示すファントム画像生成手段８２は、複数のスライスの各スライスについて、コインファントムＯ１に関する複数のＣＴ画像をそれぞれ生成する。最適値算出手段８３は、各スライスについて、各逆投影パラメータ値に対応するＣＴ画像からコインＣＴ値を算出する。そして、最適値算出手段８３は、各逆投影パラメータ値について、コインＣＴ値をスライスごとに配置したグラフ（図９（ｂ）と同等）を生成し、そのグラフから逆投影パラメータ最適値を算出する。
【００８８】
図９（ｂ）に示すように、ｘｙ平面の分解能の見地からはコインＣＴ値Ｃ［１］に対応するＦＤＤ値Ａ［１］の方が最適値に適している一方、スライス方向の分解能の見地から、コインＣＴ値のスライス変動の半値幅が小さいコインＣＴ値Ｃ［２］に対応するＦＤＤ値Ａ［２］の方が最適値に適している。その場合であっても、最適値としてどちらを選ぶかを、目的に応じて適宜選択できる。
【００８９】
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の第５変形例によると、逆投影パラメータ最適値を予め保有しておき、患者Ｏ２に関する再構成処理の際に逆投影パラメータ最適値を適用してＣＴ画像を生成することができるので、ＣＴ画像のｘｙ平面の分解能やスライス方向の分解能を向上させることができる。
【００９０】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１  Ｘ線ＣＴ装置
１１  スキャナ装置
１２  画像処理装置（コンソール）
５１  Ｘ線管
５３  Ｘ線検出器
５４  ＤＡＳ
５５  高電圧発生装置
７１  ＣＰＵ
７４  データ記憶部
７５  最適値記憶部
７７  表示部
８１  ファントムスキャン実行手段
８２  ファントム画像生成手段
８３  最適値算出手段
８４  患者スキャン実行手段
８５  データ取得手段
８６  患者画像生成手段
【図１】
2015177817.tif 000011
【図２】
2015177817.tif 000012
【図３】
2015177817.tif 000013
【図４】
2015177817.tif 000014
【図５】
2015177817.tif 000015
【図６】
2015177817.tif 000016
【図７】
2015177817.tif 000017
【図８】
2015177817.tif 000018
【図９】
2015177817.tif 000019
【図１０】
2015177817.tif 000020