(57)【要約】本発明はＸ線断層映像再構成方法及び装置に係り、より詳しくは局部的に高解像度を有するＸ線断層映像を再構成する方法及び装置に関するものである。また、本発明による装置は、対象物体とＸ線発生器間の距離を変化させることになっているので、再構成されるＸ線断層映像の解像度を調節することもできる。本発明の一側面による局部関心領域に対する高解像度Ｘ線断層映像を含む断層映像の再構成方法は、局部関心領域を含む対象物体の一部がＸ線の照射範囲内に存在するようにＸ線発生器側に近接した位置で対象物体がＸ線に照射された投映データを獲得する段階と；対象物体全体がＸ線の照射範囲内に存在する位置で対象物体がＸ線に照射された投映データから、前記近接した位置で対象物体全体にＸ線が照射されたと仮定する場合に獲得することができる仮想の投映データを演算する段階と；局部関心領域部分のデータを除く対象物体全体に対する仮想の投映データと前記Ｘ線発生器側に近接した位置で獲得された投映データを組み合わせる段階と；前記組み合わせられた投映データを再構成する段階とを含む。
2008528096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局部関心領域を含む対象物体の一部がＸ線の照射範囲内に存在するようにＸ線発生器側に近接した位置で、対象物体がＸ線に照射された投映データを獲得する段階と；
対象物体全体がＸ線の照射範囲内に存在する位置で対象物体がＸ線に照射された投映データから、前記近接した位置で対象物体全体にＸ線が照射されたと仮定する場合に獲得することができる仮想の投映データを演算する段階と；
局部関心領域部分のデータを除く対象物体全体に対する仮想の投映データと前記Ｘ線発生器側に近接した位置で獲得された投映データを組み合わせる段階と；
前記組み合わせられた投映データを再構成する段階と；を含むことを特徴とする、局部高解像度Ｘ線断層映像再構成方法。
【請求項２】
前記仮想の投映データを演算する段階は、
対象物体全体がＸ線の照射範囲内に存在する位置で対象物体がＸ線に照射された投映データから、対象物体全体の断面映像データを再構成する段階と；
前記近接した位置で対象物体全体にＸ線が照射されたと仮定し、前記再構成された対象物体全体の断面映像データを線積分して仮想の投映データを演算する段階と；を含むことを特徴とする、請求項１に記載の局部高解像度Ｘ線断層映像再構成方法。
【請求項３】
回転可能に設置されたガントリーと、前記ガントリーに設置されたＸ線発生器と、前記ガントリーに設置され、前記Ｘ線発生器から放射されて対象物体を通過したＸ線を検出して投映データを出力するためのＸ線検出器と、前記検出器から投映データを受けて対象物体の映像を再構成するための映像システムとを含むＸ線断層映像再構成装置において、
前記Ｘ線発生器及び前記対象物体のいずれか一つを相対的に移動させるための移動手段を含み、
前記映像システムは、局部関心領域を含む前記対象物体の一部がＸ線の照射範囲内に存在するようにＸ線発生器側に近接した位置で対象物体がＸ線に照射された投映データを受け、対象物体全体がＸ線の照射範囲内に存在する位置で対象物体がＸ線に照射された投映データから、前記近接した位置で対象物体全体にＸ線が照射されたと仮定する場合に得ることができる仮想の投映データを演算し、局部関心領域部分のデータを除く対象物体全体に対する仮想の投映データと前記Ｘ線発生器側に近接した位置で対象物体がＸ線に照射された投映データを組み合わせ、前記組み合わせられた投映データを映像に再構成することを特徴とする、Ｘ線断層映像再構成装置。
【請求項４】
前記映像システムは、仮想の投映データの演算を、対象物体全体がＸ線の照射範囲内に存在する位置で対象物体がＸ線に照射された投映データから対象物体全体の断面映像データを再構成し、前記近接した位置で対象物体全体にＸ線が照射されたと仮定して前記再構成された対象物体全体の断面映像データを線積分して仮想の投映データを演算することを特徴とする、請求項３に記載のＸ線断層映像再構成装置。
【請求項５】
前記移動手段は、前記Ｘ線発生器を、対象物体に対し、前記ガントリーの回転中心を通過する直線に沿って相対移動させることができる線形移動手段であることを特徴とする、請求項３又は４に記載のＸ線断層映像再構成装置。
【請求項６】
前記線形移動手段は、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出器が相対的に移動しないように同時に移動させることができることを特徴とする、請求項５に記載のＸ線断層映像再構成装置。
【請求項７】
前記Ｘ線検出器は１次元配列形態であることを特徴とする、請求項６に記載のＸ線断層映像再構成装置。
【請求項８】
前記Ｘ線検出器は２次元配列形態であることを特徴とする、請求項６に記載のＸ線断層映像再構成装置。
【請求項９】
回転可能に設置されたガントリーと、前記ガントリーに設置されたＸ線発生器と、前記ガントリーに設置され、前記Ｘ線発生器から放射されて対象物体を通過したＸ線を検出して投映データを出力するためのＸ線検出器と、前記検出器から投映データを受けて対象物体の映像を再構成するための映像システムとを含むＸ線断層映像再構成装置において、
Ｘ線断層映像の解像度を調節するように、前記Ｘ線発生器、前記対象物体及び前記Ｘ線検出器の中で少なくとも一つを前記ガントリーの回転中心を通過する直線に沿って相対的移動させるための線形移動手段を含むことを特徴とする、Ｘ線断層映像再構成装置。
【請求項１０】
前記線形移動手段は、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出器を前記対象物体に対して相対的に移動させるようになっていることを特徴とする、請求項９に記載のＸ線断層映像再構成装置。
【請求項１１】
前記Ｘ線検出器は１次元配列形態であることを特徴とする、請求項１０に記載のＸ線断層映像再構成装置。
【請求項１２】
前記Ｘ線検出器は２次元配列形態であることを特徴とする、請求項１０に記載のＸ線断層映像再構成装置。
【請求項１３】
前記映像システムは、局部関心領域を含む前記対象物体の一部がＸ線の照射範囲内に存在するようにＸ線発生器側に近接した位置で対象物体がＸ線に照射された投映データを受け、対象物体全体がＸ線の照射範囲内に存在する位置で対象物体がＸ線に照射された投映データから、前記近接した位置で対象物体全体にＸ線が照射されたと仮定する場合に得ることができる仮想の投映データを演算し、局部関心領域部分のデータを除く対象物体全体に対する仮想の投映データと前記Ｘ線発生器側に近接した位置で対象物体がＸ線に照射された投映データを組み合わせ、前記組み合わせられた投映データを映像に再構成することを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか１項に記載のＸ線断層映像再構成装置。
【請求項１４】
前記映像システムは、対象物体全体がＸ線の照射範囲内に存在する位置で対象物体がＸ線に照射された投映データから対象物体全体の断面映像データを再構成し、前記近接した位置で対象物体全体にＸ線が照射されたと仮定して、前記再構成された対象物体全体の断面映像データを線積分して仮想の投映データを演算することを特徴とする、請求項１３に記載のＸ線断層映像再構成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線断層映像再構成方法及び装置に係り、より詳しくは局部的に高解像度を有するＸ線断層映像を再構成する方法及び装置に関するものである。また、本発明による装置は、対象物体とＸ線発生器間の距離を変化させることになっているので、再構成されるＸ線断層映像の解像度を調節することもできる。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線は、任意の物体を通過するとき、通過する対象の物理的性質と距離によって強度が減少する特性を現す。このような特性をＬａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒｓ法則といい、下記の数式で表現される。
【数１】
2008528096.tif 000003
ここで、Ｉ０は初期Ｘ線の強度であり、μは物体固有のＸ線減衰率、ＬはＸ線が通過する物体の長さである。この数式は、初期のＸ線がＩ０の強度で照射されたとき、透過される物体の減衰率と距離によって減衰する関係を表す。この式は物体が単一物質でなっている場合であり、色々の物質が混合されている場合は下記の数式になる。
【数２】
2008528096.tif 000004
ここで、ｓはＸ線が通る経路を示し、Ｘ線減衰率μ（ｓ）は物体の位置ごとに違うので、経路の関数になる。
【０００３】
人体の内部診断又は物体内部の欠陷を明かす非破壊検査に広く利用されているＸ線撮影装置は、物体を通過する位置ごとに異なるＸ線の強度を２次元フィルムに感光して投映映像（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｉｍａｇｅ）を得る。Ｘ線が任意の物体を通過するとき、前記数式のように、物体ごとの固有の減衰率と通過した経路によってＸ線の強度が変わり、この変化した値が感光フィルムに検出される。このようなＸ線投映写真は、Ｘ線が物体の内部経路を通りながら累積した最終値を示すものであるため、物体の内部に対する情報を示すが、物体の深さによる情報、つまり断面映像を見せることはできない欠点を持っている。
【０００４】
これに対し、Ｘ線コンピューター断層映像再構成装置（ＣＴ、ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）は、物体を３６０゜回転させるか、あるいはＸ線発生器と検出器を物体の周囲に３６０゜回転させながら多くの角度で数十〜数百個の投映映像を得た後、これをコンピューターによって数学的に再構成することで、物体の深さ情報、つまり断面映像を作り出す。図１は従来のＸ線断層映像再構成装置の動作原理を説明するための概略図である。従来のＸ線断層映像再構成装置は、断層映像を得ようとする対象物体１１から一定距離離隔して向かい合うように固定設置されたＸ線発生器１０とＸ線検出器２０を対象物体１１を中心に３６０゜回転させながら一定角度の間隔で、Ｘ線発生器１０から発生して対象物体１１を通過したＸ線１２をＸ線検出器２０で検出して断面映像を再構成することになっている。Ｘ線検出器２０で検出されたデータから断面映像を作り出す最も一般的な方法は、逆投映（ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法であって、これと関連した数式はつぎのようである。
【数３】
2008528096.tif 000005
【数４】
2008528096.tif 000006
ここで、θとｔは投映データを得る幾何学的条件で、それぞれ回転角とＸ線検出器２０の長手方向の座標を示し、tmは検出器２０の全長である。Pθ(t)はθ方向に得られた投映データである。関数h(xcosθ+ysinθ-t)は逆投映フィルタリング関数を示すもので、Ｒａｍ−Ｌａｋ、ｓｈｅｐｐ−Ｌｏｇａｎフィルターなどが一般的に多く使用される。このような逆投映過程の計算によって求めようとする関数は、Ｘ線が物体を通過するときにいくら減衰したかを示すもので、撮影対象の各位置μ(x,y)での減衰率値であり、得ようとする断面映像を意味する。結局、Ｘ線断層映像再構成装置は、Ｘ線が物体の断面を透過するとき、物体の種類による固有の減衰率値を各位置別に定量的に計算して映像で見せるものである。
【０００５】
図２は現在主に使用されているＸ線断層映像再構成装置の基本的な構成の概略図を示す。図２に示すように、従来のＸ線断層映像再構成装置は、回転可能に設置されたガントリー３０にＸ線発生器１０とＸ線検出器２０が固定されている。Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０は、ガントリー３０の回転中心に対し、対向する位置に固定設置され、通常、回転中心から同じ距離に位置する。初期の断層映像再構成装置のＸ線検出器２０は、線形の１次元配列形態に構成されているので、２次元断面映像を主に獲得した。最近には、ハードウェア技術の発達によって、Ｘ線検出器２０が線形の１次元配列形態から数〜数十列の制限的な２次元配列形態に発展するにしたがい、獲得される映像も制限的な３次元映像に発展しており、最近には、次第にＸ線検出器が完全な２次元配列形態に発展している趨勢にある。
【０００６】
前記のような構造を有するＸ線断層映像再構成装置の断面映像の解像度（Ｒ）は、Ｘ線発生器１０からＸ線検出器２０までの距離ＳＤとＸ線発生器１０から対象物体１１の中心距離ＳＯＤの相対的の割合によって決定される。解像度（Ｒ）を示す数式は下記のようである。ここで、ＤＳはＸ線検出器２０の画素の大きさである。
【数５】
2008528096.tif 000007
【０００７】
従来のＸ線断層映像再構成装置は、決まった画素大きさを有するＸ線検出器を使用し、Ｘ線発生器とＸ線検出器間の距離が固定されており、Ｘ線発生器と検出器間の中心に対象物体の中心が位置することになっている。したがって、従来のＸ線断層映像再構成装置は、固定された解像度の断面映像のみを常に提供する。
【０００８】
決まった画素大きさを有する断層映像再構成装置によって高解像度の断面映像を得るために、対象物体をＸ線発生器側に移動させて断面映像を獲得する拡大効果を利用することができる。拡大効果は、図３に示すように、Ｘ線発生器１０側に近接して配置された対象物体１１の内部を透過するＸ線１２がＸ線検出器２０側に近接して配置された対象物体１１の内部を透過するＸ線１２より高密度で透過されるので、Ｘ線検出器２０に投影されるデータの解像度が向上する効果を言う。すなわち、対象物体の一部がＸ線検出器側に近接して配置され、Ｘ線検出器に大きく拡大されて投影されるので、解像度が向上するものである。
【０００９】
しかし、拡大効果による解像度向上のために、対象物体をＸ線発生器側に移動させれば、Ｘ線発生器とＸ線検出器間のＸ線照射角の範囲から対象物体の一部が外れる問題点がある。基本的に、コンピューター断層映像再構成方法は、Ｘ線発生器とＸ線検出器間のＸ線照射角の範囲内に映像再構成対象物体がすべて含まれなければならない。したがって、図３に示すように、対象物体１１の一部がＸ線照射角の範囲を外れることになれば、Ｘ線検出器２０から得られる投映データは、対象物体の照射角から外れた部分に対する投映データがなくて、完全な断面映像を再構成することができなくなる。したがって、拡大効果を利用して高解像度の断面映像を得ようとする場合、対象物体がＸ線発生器に近接して位置しても、Ｘ線照射角の範囲に完全に含まれることができる小さな対象物体に限定される問題点がある。このような問題点は、拡大効果を利用して断面映像の解像度を高めようとする場合、ｆａｎ−ｂｅａｍ形態のＸ線発生器を備えた装置又はｃｏｎｅ−ｂｅａｍ形態のＸ線発生器を備えた装置に共通するものである。
【００１０】
一方、発明の名称が“制限されたＸ線露出を有する局部ＣＴ映像再構成”である米合衆国特許第６，２４６，７４２Ｂ１号には、Ｘ線に露出される患者や作業者の危険を減少させるために、Ｘ線発生器のＸ線照射角を調節して、断層映像が必要な部分のみを局部的にＸ線に露出させ、Ｘ線に露出された部分に対する断層映像を得る方法が開示されている。しかし、前記特許に開示された方法によって得られる局部的な断層映像の解像度は装備の製造の際に決まった解像度を有する断面映像であって、局部的に高解像度の断面映像を得ることができるものではない。
【００１１】
臨床研究又は患者の特定部分の正確な診断のために、局部的に高解像度の断面映像が必要な場合がある。しかし、前述したように、従来のＸ線断層映像再構成装置は、すべて装置の製造の際に決まった解像度の断面映像のみを提供するようになっているため、必要に応じて適切な解像度の局部的な断面映像を提供することができないという限界がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の第１の目的は、対象物体のＸ線断層映像を再構成する方法において、局部関心領域に対する高解像度の断層映像を含む断層映像を再構成する方法を提供することである。
【００１３】
本発明の第２の目的は、対象物体の局部関心領域に対して高解像度断層映像を再構成するように、対象物体とＸ線発生器間の距離を調節することができるＸ線断層映像再構成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一面による局部関心領域に対する高解像度Ｘ線断層映像を含む断層映像の再構成方法は、局部関心領域を含む対象物体の一部がＸ線の照射範囲内に存在するようにＸ線発生器側に近接した位置で、対象物体がＸ線に照射された投映データを獲得する段階と；対象物体全体がＸ線の照射範囲内に存在する位置で対象物体がＸ線に照射された投映データから、前記近接した位置で対象物体全体にＸ線が照射されたと仮定する場合に獲得することができる仮想の投映データを演算する段階と；局部関心領域部分のデータを除く対象物体全体に対する仮想の投映データと前記Ｘ線発生器側に近接した位置で獲得された投映データを組み合わせる段階と；前記組み合わせられた投映データを再構成する段階と；を含む。
【００１５】
また、前記仮想の投映データを演算する段階は、対象物体全体がＸ線の照射範囲内に存在する位置で対象物体がＸ線に照射された投映データから、対象物体全体の断面映像データを再構成する段階と；前記近接した位置で対象物体全体にＸ線が照射されたと仮定し、前記再構成された対象物体全体の断面映像データを線積分して仮想の投映データを演算する段階と；を含んでもよい。
【００１６】
本発明の他の面による対象物体の局部関心領域に対する高解像度Ｘ線断層映像の再構成装置は、回転可能に設置されたガントリーと、前記ガントリーに設置されたＸ線発生器と、前記ガントリーに設置され、前記Ｘ線発生器から放射されて対象物体を通過したＸ線を検出して投映データを出力するためのＸ線検出器と、前記検出器から投映データを受けて対象物体の映像を再構成するための映像システムとを含む。前記装置は、前記Ｘ線発生器及び前記対象物体のいずれか一つを相対的に移動させるための移動手段をさらに含む。前記映像システムは、局部関心領域を含む前記対象物体の一部がＸ線の照射範囲内に存在するようにＸ線発生器側に近接した位置で対象物体がＸ線に照射された投映データを受け、対象物体全体がＸ線の照射範囲内に存在する位置で対象物体がＸ線に照射された投映データから、前記近接した位置で対象物体全体にＸ線が照射されたと仮定する場合に得ることができる仮想の投映データを演算し、局部関心領域部分のデータを除く対象物体全体に対する仮想の投映データと前記Ｘ線発生器側に近接した位置で対象物体がＸ線に照射された投映データを組み合わせ、前記組み合わせられた投映データを映像に再構成する。
【００１７】
また、本発明によるＸ線断層映像の再構成装置において、前記映像システムは、仮想の投映データの演算を、対象物体全体がＸ線の照射範囲内に存在する位置で対象物体がＸ線に照射された投映データから対象物体全体の断面映像データを再構成し、前記近接した位置で対象物体全体にＸ線が照射されたと仮定して前記再構成された対象物体全体の断面映像データを線積分して仮想の投映データを演算することとしてもよい。
【００１８】
また、本発明によるＸ線断層映像の再構成装置において、前記移動手段は、前記Ｘ線発生器を、対象物体に対し、前記ガントリーの回転中心を通過する直線に沿って相対移動させることができる線形移動手段であることとしてもよい。又は、前記線形移動手段は、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出器が相対的に移動しないように同時に移動させることとしてもよい。
【００１９】
本発明のさらに他の面による解像度を調節することができるＸ線断層映像再構成装置は、回転可能に設置されたガントリーと、前記ガントリーに設置されたＸ線発生器と、前記ガントリーに設置され、前記Ｘ線発生器から放射されて対象物体を通過したＸ線を検出して投映データを出力するためのＸ線検出器と、前記検出器から投映データを受けて対象物体の映像を再構成するための映像システムとを含む。前記装置は、Ｘ線断層映像の解像度を調節するように、前記Ｘ線発生器、前記対象物体及び前記Ｘ線検出器の中で少なくとも一つを前記ガントリーの回転中心を通過する直線に沿って相対的移動させるための線形移動手段をさらに含む。
【００２０】
本発明による解像度を調節することができるＸ線断層映像再構成装置において、前記線形移動手段は、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出器を前記対象物体に対して相対的に移動させるようになっていることとしてもよい。
【００２１】
また、本発明によるＸ線断層映像再構成装置の前記Ｘ線検出器は１次元配列形態又は２次元配列形態であることとしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。
【００２３】
図４〜図７は本発明による局部関心領域に対する高解像度Ｘ線断層映像を含む断層映像の再構成方法を示す。
【００２４】
まず、図４に示すように、 対象物体１１から高解像度断層映像を得ようとする局部関心領域１１ａ（ＲＯＩ、Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）にＸ線が照射されるように、対象物体をＸ線発生器１０に近接させ、Ｘ線を照射することで、３６０゜スキャンされた高解像度投映データ２５を得る。このように得られた高解像度投映データ２５は、対象物体１１のＸ線照射角の外側部分１１ｂの投映データが欠けているので、断層映像に再構成すれば深刻な映像歪みが発生する。
【００２５】
ついで、歪み現象を補償するために、対象物体１１のＸ線照射角外側の部分１１ｂの投映データを次のように獲得する。すなわち、図５に示すように、対象物体１１の全体がＸ線の照射角内に含まれるように、対象物体１１をＸ線発生器１０からＸ線検出器２０側に移動させた後、Ｘ線を照射することで、３６０゜スキャンされた低解像度投映データ２６を得る。ついで、対象物体の全体に対する低解像度投映データ２６に基づいて全体対象物体１１に対する断層映像を再構成する。図５に示すような状態で獲得した投映データに基づいて再構成して得られた断層映像は、拡大効果が小さくて解像度は落ちるが、対象物体がＸ線の照射角内に全部含まれているので、歪みのない完全な断層映像である。
【００２６】
ついで、前記再構成された低解像度の断層映像データから、コンピューターで図４の場合と同様な位置でＸ線に投影されたと仮定する場合の投映データを演算によって求める。ついで、コンピューター演算によって得られた仮想の投映データの中で、図４の照射角外側部分に相当する部分の投映データを抽出して照射角内側の高解像度投映データと組み合わせれば、対象物体の全体に対する歪みのない投映データを得ることになる。以下で、これについて、図６及び図７を参照して具体的に説明する。
【００２７】
まず、図５に示す条件で得られた投映データ２６をPθ1 (t)といい、図４に示す条件で得られた投映データ２５をPθ2 (t)という。前述したように、前者は低解像度投映データであるが、対象物体の全体の投映データであり、後者は高解像度投映データであるが、対象物体の局部関心領域１１ａを含む部分に対する投映データである。ここで、θは撮影対象の周囲を回転する回転角を意味し、ｔはＸ線検出器の長さ座標を意味する。Pθ2 (t)は対象物体がＸ線照射角の内部に完全に含まれない状態で得られた投映データであるので、この投映データを持って映像を再構成すれば、データの歪みが発生する。これを補償するために、Pθ1(t)のデータを利用する。まず、Pθ1(t)のデータを利用して断層映像を再構成する。対象物体の照射角の外側部分の投映データを補償するために、図６に示すように、再構成された断層映像１１’から、Pθ2(t)のような幾何学的な条件でＸ線に投影されたと仮定する場合の仮想の投映データ２７を求める。照射角の外側部分の仮想の投映データ２７を求める方法は、コンピューターを利用する仮想の空間で仮想のＸ線発生器１０’と仮想のＸ線検出器２０’を用いる。図５で得た断面映像１１’から、仮想のＸ線１２’が通る映像画素の値を線積分して仮想の投映データ２７を得るものである。これは、実際Ｘ線が任意の物体を透過するときにも、透過される物体の物理的特性と距離によって減衰する値が線積分され、Ｘ線検出器で検出される原理をそのまま利用したものである。この場合に利用された仮想のＸ線検出器１０’は、実際のＸ線検出器１０に比べ、対象物体の全体に対する投映データが含まれるように照射角を仮定する。前記のように、演算によって得た投映データをPθr(t)と言う。仮想の演算によって得られた投映データは、解像度は落ちるが、対象物体の照射角の外側部分に対する情報を持っている。よって、Pθ2(t)及びPθr(t)の二つの投映データを下記の数式によって組み合わせれば、図１１に示すように、対象物体の局部関心領域１１ａは高解像度を持ち、局部関心領域以外の部分１１ｂは低解像度を有する新しい投映データ２８を得ることになる。
【００２８】
【数６】
2008528096.tif 000008
【００２９】
このように得られた投映データを一般的な断層映像再構成方法で再構成すれば、局部関心領域に対して解像度が向上し、歪みがない映像を獲得することができる。図１１は本発明による局部関心領域に対する高解像度Ｘ線断層映像を含む断層映像の再構成方法によって再構成された断面映像を示す。図１１（ａ）はPθ1 (t)を再構成した映像（写真において、点線部分は高解像度に再構成しようとする局部関心領域である）、図１１（ｂ）はPθ2(t)を再構成した映像である。前述したように、図１１（ｂ）では映像の歪みが観察される。図１１（ｃ）は本発明で提示した方法で再構成した映像である。本発明の方法によって、映像の歪みのない高解像度の局部関心領域の映像を得ることができることが分かる。また、本発明で提示した方法は、１次元配列形式又は２次元配列形式のＸ線検出器の両方に適用可能である。
【００３０】
図８は本発明によって高解像度局部Ｘ線断層映像を得るための方法のフローチャートである（本発明による高解像度映像再構成方法を‘ｚｏｏｍ−ｉｎ技法’と呼ぶ）。まず、低解像度の投映データを獲得し、一般的な断層撮影技法によって断面映像を獲得する。ついで、局部関心領域に対する高解像度の投映データを獲得する（Ｓ１０）。ついで、低解像度の全体投映データから低解像度断層映像を再構成する（Ｓ２０）。ついで、低解像度断層映像データから、高解像度投映条件で仮想投映データを演算する（Ｓ３０）。ついで、低解像度仮想投映データと高解像度投映データを組み合わせる（Ｓ４０）。ついで、組み合わせられた投映データから断層映像を再構成して歪みのない断層映像を得る（Ｓ５０）。
【００３１】
以下では、図９及び図１０を参照して、本発明による局部高解像度Ｘ線断層映像を得るための装置の一実施例について説明する。
【００３２】
図９を参照すれば、本実施例のＸ線断層映像再構成装置は、回転可能に設置されたガントリー３０と、ガントリー３０に固定された線形移動手段９０と、線形移動手段９０に移動可能にそれぞれ対向する位置に固定設置されたＸ線発生器１０及びＸ線検出器２０とを含む。Ｘ線検出器２０は、Ｘ線発生器１０から放射されて対象物体を通過したＸ線を検出して投映データを出力する。また、Ｘ線断層映像再構成装置は、Ｘ線検出器２０から投映データを受けて対象物体の映像を再構成するための映像システムを含む。映像システムは、投映データを獲得するためのデータ獲得部６０と、映像再構成を行うコンピューター７０と、再構成された映像を表示するための表示手段（図示せず）とを含む。また、Ｘ線断層映像再構成装置は、ガントリー３０の作動を制御するためのガントリー制御部５０と、Ｘ線発生器１０を制御するためのＸ線制御部４０と、線形移動手段９０を制御するための線形アクチュエータ制御部８０とを含む。
【００３３】
線形移動手段９０は、Ｘ線発生器１０を、対象物体１１に対し、前記ガントリーの回転中心Ｏを通過する直線Ｌに沿って相対移動させるようになっている。また、線形移動手段９０は、前記Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０が相対的に移動しないように、同時に移動させることができるようになっている。線形移動手段９０としてはボールスクリューとサーボモーターを使用することが好ましいが、これに限定されない。本実施例のＸ線断層映像再構成装置が従来の装置と違う点は、Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０がガントリー３０に固定され、対象物体１１の周囲を単純に回転するようになっているものではなく、Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０が線形移動手段によってガントリーに対して直線Ｌに沿って相対移動可能であるという点である。また、線形移動手段９０はガントリー３０に固定され、ガントリー３０の回転とともに対象物体の周囲を回転するようになっている。
【００３４】
すなわち、Ｘ線発生器１０とＸ線検出器２０間の距離を一定に維持しながら対象物体１１とＸ線発生器１０間の距離を調節することができるので、拡大効果によって映像の解像度を調整することができるものである。前述したように、対象物体がＸ線発生器１０側に近接すれば、拡大効果によって高解像度の映像を得ることができる一方、Ｘ線発生器１０から遠くなって相対的にＸ線検出器２０側に近接すれば、拡大効果が減少して低解像度の映像を得ることができる。
【００３５】
従来のガントリー構造のＸ線断層映像再構成装置では、Ｘ線発生器側に対象物体を近接させれば、高解像度の映像を得ることができるが、対象物体の大きさに制限があるので、一般にＸ線発生器とＸ線検出器の中央に対象物体が位置するようになっている。また、獲得した映像をデジタルズーム、つまり内挿（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）を利用して拡大するようになっているが、これは解像度の向上なしに単純に映像の大きさを拡大したもので、高解像度映像のように、対象物体の細密な構造を把握することができない欠点がある。しかし、本発明による装置を利用すれば、ｚｏｏｍ ｉｎ技法を利用して、高解像度撮影の場合に発生する大きさ制限問題を克服し、対象物体の任意の局部領域を映像の歪みなしに高解像度に再構成することができる。
【００３６】
図１０は、前述した本発明の方法によって局部関心領域に対して高解像度を有する断面映像を再構成するために、図９の装置を使用する方法を示す。まず、対象物体１１の全部がＸ線発生器１０の照射角内に含まれる範囲で、単にＸ線発生器と対象物体の相対的距離のみを変化させれば、全体対象物体の解像度を微細に調節しながら断層映像を再構成することができる。対象物体の一部が照射角の範囲を外れるほど対象物体をＸ線発生器側に近接させて、局部関心領域１１ａに対して高解像度の映像を再構成しようとする場合は、図１０（ａ）のような位置で低解像度投映データを求め、続いて、図１０（ｂ）のような位置で高解像度投映データを順に求める。ついで、映像システムのコンピューター７０で、図４〜図８で説明したような方法で高解像度投映データと低解像度投映データを組み合わせて局部関心領域に対する高解像度映像を歪みなしに再構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によれば、高解像度投映データと低解像度投映データを組み合わせて、局部関心領域に対して歪みのない映像を再構成することができる方法及び装置を提供する。
【００３８】
本発明によるＸ線断層映像再構成装置は、Ｘ線発生器と対象物体間の距離を調節することができるので、Ｘ線断層映像の解像度を調節することができる。また、本発明によるＸ線断層映像再構成装置は、大きな対象物体の全部に対して低解像度投映データを得、対象物体をＸ線発生器に近接させて、局部関心領域に対する高解像度投映データを得ることにより、歪みのない局部高解像度断層映像を提供することができる。
【００３９】
以上に説明し図面に示した本発明の好ましい実施例は本発明の技術的範囲を限定するものとして解釈されてはいけない。本発明の保護範囲は請求範囲に記載した事項によってだけ制限され、本発明の技術分野で通常の知識を持った者によって本発明の技術的思想を多様な形態に改良変更することが可能である。したがって、このような改良及び変更は、通常の知識を持った者に明らかである限り、本発明の保護範囲内に存在するものであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１はＸ線断層映像再構成装置の基本原理を説明する図である。
【図２】図２は従来のＸ線断層映像再構成装置の基本構成を示す概略図である。
【図３】図３は局部関心領域に対する高解像度映像を獲得する原理を説明する図である。
【図４】図４は本発明による局部高解像度Ｘ線断層映像再構成方法を説明する図である。
【図５】図５は本発明による局部高解像度Ｘ線断層映像再構成方法を説明する図である。
【図６】図６は本発明による局部高解像度Ｘ線断層映像再構成方法を説明する図である。
【図７】図７は本発明による局部高解像度Ｘ線断層映像再構成方法を説明する図である。
【図８】図８は本発明の一面による局部高解像度Ｘ線断層映像を再構成する方法を説明するフローチャートである。
【図９】図９は本発明の他の面による局部高解像度Ｘ線断層映像再構成装置の一実施例を示す概略図である。
【図１０】図１０は図９の装置を利用して局部高解像度Ｘ線断層映像を再構成する手順を示す概略図である。
【図１１】図１１は本発明による方法及び装置によって得られた局部高解像度Ｘ線断層映像写真である。
【符号の説明】
【００４１】
１０：Ｘ線発生器
２０：Ｘ線検出器
３０：ガントリー
４０：Ｘ線制御部
５０：ガントリーモーター制御部
６０：データ獲得部
７０：コンピューター
８０：線形アクチュエータ制御部
９０：線形アクチュエータ
【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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【図１１】
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【国際調査報告】
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