(57)【要約】  X線焦点位置を複数の位置に移動して投影データを得ることにより空間分解能を向上するFFS法において、回転速度を落とすことなく有効視野全体の空間分解能を向上することを可能とするX線CT装置及び画像再構成方法を提供するために、X線管装置101におけるX線焦点位置をシフトさせて焦点シフト投影データ(FFS投影データ)を取得し、仮想ビュー生成部126はFFS投影データをビュー方向にアップサンプリング(仮想ビューの生成)を行い、画像の再構成演算処理では、再構成演算部127は、所定の境界より画像中心に近い中心領域604ではFFS投影データの実データを用い、境界より外側の周辺領域603ではアップサンプリング投影データを用いて画像を再構成する。
2015012331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の焦点位置から被検体にX線を照射するX線管装置と、
前記X線管装置に対向配置され、前記被検体を透過したX線である透過X線を検出するX線検出器と、
前記X線管装置及び前記X線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、
前記X線管装置における前記焦点位置を任意の位置にシフトさせる焦点シフトX線制御部と、
前記焦点シフトX線制御部により前記焦点位置が複数箇所にシフトされて照射された各X線による前記透過X線を組み合わせて焦点シフト投影データを生成する焦点シフト投影データ生成部と、
前記焦点シフト投影データのビュー方向に仮想ビューを生成し、前記仮想ビューを用いてアップサンプリング投影データを生成する仮想ビュー生成部と、
画像面内における所定の境界より画像中心に近い中心領域で前記焦点シフト投影データの実データを用い、前記境界より外側の周辺領域で前記アップサンプリング投影データを用いて画像を再構成する再構成演算部と、
を備えることを特徴とするX線CT装置。
【請求項２】
前記再構成演算部は、前記焦点シフト投影データの実データと前記アップサンプリング投影データとを所定の割合で加重加算した画像を生成することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項３】
前記再構成演算部は、前記境界を含む境界領域で前記画像の空間分解能が滑らかに連続するように、加重加算に用いられる重み係数を設定することを特徴とする請求項2に記載のX線CT装置。
【請求項４】
前記再構成演算部は、所望の位置で所定の空間分解能が得られるように、加重加算に用いられる重み係数が変化する範囲を設定することを特徴とする請求項2に記載のX線CT装置。
【請求項５】
関心領域を設定する関心領域設定部を更に備え、
前記再構成演算部は、更に、前記関心領域設定部により設定された関心領域において前記焦点シフト投影データの実データを用いることを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項６】
前記仮想ビュー生成部は、異なるビュー数のアップサンプリング投影データを生成し、  前記再構成演算部は、前記画像面内における画像中心からの距離に応じてビュー数が異なるアップサンプリング投影データを用いた画像を生成することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項７】
前記仮想ビュー生成部は、
前記焦点位置を前記X線検出器のチャンネル方向の正方向に移動して得られた第1の焦点シフト投影データと負方向に移動して得られた第2の焦点シフト投影データとをビュー方向に交互に組み合わせた焦点シフト投影データを生成し、当該焦点シフト投影データをビュー方向にアップサンプリングすることによりアップサンプリング投影データを生成することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項８】
前記仮想ビュー生成部は、
前記焦点位置を前記X線検出器のチャンネル方向の正方向に移動して得られた第1の焦点シフト投影データと負方向に移動して得られた第2の焦点シフト投影データとをそれぞれビュー方向にアップサンプリングし、アップサンプリングした第1及び第2の焦点シフト投影データをビュー方向に交互に組み合わせることによりアップサンプリング投影データを生成することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項９】
前記仮想ビュー生成部は、
アップサンプリングされた第1及び第2の焦点シフト投影データをビュー方向に交互に組み合わせた投影データに、更に欠損データ処理を施したアップサンプリング投影データを生成することを特徴とする請求項8に記載のX線CT装置。
【請求項１０】
前記仮想ビュー生成部は、
アップサンプリングされた第1及び第2の焦点シフト投影データをビュー方向に交互に組み合わせた投影データを、更にビュー方向にアップサンプリングしたアップサンプリング投影データを生成することを特徴とする請求項8に記載のX線CT装置。
【請求項１１】
X線管装置におけるX線焦点位置を複数箇所にシフトさせて照射した各X線による投影データである焦点シフト投影データを取得するステップと、
前記焦点シフト投影データのビュー方向に仮想ビューを生成し、前記仮想ビューを用いてアップサンプリング投影データを生成するステップと、
画像面内における所定の境界より画像中心に近い中心領域で前記焦点シフト投影データの実データを用い、前記境界より外側の周辺領域で前記アップサンプリング投影データを用いて画像を再構成するステップと、
を含むことを特徴とする画像再構成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、X線CT装置及び画像再構成方法に関し、詳細には、複数の焦点位置からX線を照射可能なX線管装置を使用したX線CT装置に好適な画像再構成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線CT装置は、X線管装置とX線検出器とを対向配置させた状態で被検体の周囲を周回させ、複数の回転角度方向(ビュー)からX線を照射してビュー毎に被検体を透過したX線を検出し、検出した投影データに基づいて被検体の断層像を生成する装置である。近年では、複数の位置にX線焦点をシフトさせてX線を照射する機能を有するFFS(Flying Focal Spot)X線管装置が開発されている。FFSX線管装置では、陽極(ターゲット)へ入射する電子ビームの位置を電磁的に移動させることにより、X線焦点位置を複数箇所にシフトさせることができる。これにより、同一の回転角度方向(ビュー)からX線照射経路が異なる複数の投影データを得ることができるため、X線CT装置の空間分解能を向上させることができる(FFS法)。【０００３】
ところで、従来のFFS法を用いて再構成された画像は、有効視野全体における中心付近の空間分解能が向上するが、中心部以外の周辺部では空間分解能が落ちるという問題がある。これに対して特許文献1では、1回転で撮影されるビュー数(隣り合うビューの角度差)とX線管装置−回転中心間距離とに基づいて最適な焦点移動距離を設定することで、周辺部の空間分解能を均一とし、かつ向上させるBFFS(Balanced Flying Focus Spot)法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2010-35812号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ハードウェアの限界によりデータ収集装置のサンプリングレートやガントリ回転速度は制限される。したがって1回転で撮影されるビュー数を増加させるには、ガントリの回転速度を落とす必要がある。回転速度を落としてビュー数を増加させた場合、心臓等の動きが速い臓器ではモーションアーチファクトが増加してしまう。こうしたモーションアーチファクトは心臓等の動きが速い臓器ほど画像への影響が大きく、画像診断を行う放射線医にとって不都合である。このため、運動を伴う部位を対象とした撮影においては、回転速度を落とさずに有効視野全体にわたる空間分解能を向上したいという要望がある。【０００６】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、X線焦点位置を複数の位置に移動して投影データを得ることにより空間分解能を向上するFFS法において、回転速度を落とすことなく有効視野全体の空間分解能を向上することが可能なX線CT装置及び画像再構成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するために第1の発明は、複数の焦点位置から被検体にX線を照射するX線管装置と、前記X線管装置に対向配置され、前記被検体を透過したX線である透過X線を検出するX線検出器と、前記X線管装置及び前記X線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、前記X線管装置における前記焦点位置を任意の位置にシフトさせる焦点シフトX線制御部と、前記焦点シフトX線制御部により前記焦点位置が複数箇所にシフトされて照射された各X線による前記透過X線を組み合わせて焦点シフト投影データを生成する焦点シフト投影データ生成部と、前記焦点シフト投影データのビュー方向に仮想ビューを生成し、前記仮想ビューを用いてアップサンプリング投影データを生成する仮想ビュー生成部と、画像面内における所定の境界より画像中心に近い中心領域で前記焦点シフト投影データの実データを用い、前記境界より外側の周辺領域で前記アップサンプリング投影データを用いて画像を再構成する再構成演算部と、を備えることを特徴とするX線CT装置である。【０００８】
第2の発明は、X線管装置におけるX線焦点位置を複数箇所にシフトさせて照射した各X線による投影データである焦点シフト投影データを取得するステップと、前記焦点シフト投影データのビュー方向に仮想ビューを生成し、前記仮想ビューを用いてアップサンプリング投影データを生成するステップと、画像面内における所定の境界より画像中心に近い中心領域で前記焦点シフト投影データの実データを用い、前記境界より外側の周辺領域で前記アップサンプリング投影データを用いて画像を再構成するステップと、を含むことを特徴とする画像再構成方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、X線焦点位置を複数の位置に移動して投影データを得ることにより空間分解能を向上するFFS法において、回転速度を落とすことなく有効視野全体の空間分解能を向上することが可能なX線CT装置及び画像再構成方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】X線CT装置1の全体構成図
【図２】X線CT装置1が実行する処理全体の流れを説明するフローチャート
【図３】仮想ビュー生成処理(A)の流れを説明するフローチャート
【図４】仮想ビュー生成処理(A)の手順を示す概念図
【図５】仮想ビュー生成処理(B)の流れを説明するフローチャート
【図６】仮想ビュー生成処理(B)の手順を示す概念図
【図７】仮想ビュー生成処理(C)の流れを説明するフローチャート
【図８】仮想ビュー生成処理(C)の手順を示す概念図
【図９】仮想ビュー生成処理(D)の流れを説明するフローチャート
【図１０】仮想ビュー生成処理(D)の手順を示す概念図
【図１１】(a)及び(b)対向データを用いたアップサンプリング方法について説明する図、(c)2点による補間、(d)4点による補間、(e)TV法による補間を示す図
【図１２】部分的にビュー数が異なるアップサンプリング投影データ518について説明する図
【図１３】画像の中心領域604と周辺領域603とにおける空間分解能の変化について説明する図
【図１４】再構成演算処理の流れを説明するフローチャート
【図１５】図14の再構成演算処理に使用する投影データの態様を示す図
【図１６】第2の実施の形態の再構成演算処理について説明する図
【図１７】第2の実施の形態の再構成演算処理において適用する重み係数の例
【図１８】第2の実施の形態の再構成演算処理の流れを説明するフローチャート
【図１９】第3の実施の形態の再構成演算処理において適用する重み係数の例
【図２０】第3の実施の形態の再構成演算処理の流れを説明するフローチャート
【図２１】第4の実施の形態の再構成演算処理において設定されるROIと、各領域に使用する投影データについて説明する概念図
【図２２】第4の実施の形態の再構成演算処理の流れを説明するフローチャート
【図２３】第5の実施の形態の再構成演算処理において、画像中心からの距離に応じて異なるビュー数でアップサンプリングした投影データを用いて再構成した画像を合成する例
【図２４】図23の例において、境界付近で領域が滑らかになるように重み付けして画像を合成する例
【図２５】図24の例における領域数をN個の領域に拡張した例
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
［第1の実施の形態］
まず、図1を参照して、X線CT装置1の全体構成について説明する。
【００１３】
図1に示すように、X線CT装置1は、スキャンガントリ部100と操作卓120とを備える。
【００１４】
スキャンガントリ部100は、被検体に対してX線を照射するとともに被検体を透過したX線を検出する装置であり、X線管装置101、回転盤102、コリメータ103、X線検出器106、データ収集装置107、ガントリ制御装置108、寝台制御装置109、及び焦点シフトX線制御装置110を備える。
【００１５】
回転盤102には開口部104が設けられ、開口部104を介してX線管装置101とX線検出器106とが対向配置される。開口部104に寝台105に載置された被検体が挿入される。回転盤102は、ガントリ制御装置108によって制御される回転盤駆動装置から駆動伝達系を通じて伝達される駆動力によって被検体の周囲を回転する。
【００１６】
操作卓120は、スキャンガントリ部100の各部を制御するとともにスキャンガントリ部100で計測した投影データを取得して画像の生成及び表示を行う装置である。操作卓120は、入力装置121、画像演算装置122、記憶装置123、システム制御装置124、及び表示装置125を備える。
【００１７】
X線管装置101は、回転陽極(ターゲット)における焦点位置を移動可能なフライング焦点X線管装置である。X線CT装置1の回転軸方向をZ方向とすると、フライング焦点X線管装置は、回転陽極(ターゲット)に照射する電子ビームをZ方向に直交するX方向またはY方向に偏向させる。これによりX線焦点位置をシフトさせ、同じビュー位置から微小に異なる経路のX線を照射する。
【００１８】
本実施の形態において、X線管装置101による焦点の移動方向はX線CT装置1の回転方向(チャンネル方向)とする。また、焦点の位置は基準焦点位置から回転方向(チャンネル方向)に「＋σa」及び「−σb」にシフトした位置とする。つまりX線管装置101は、チャンネル方向の正方向に移動した第1の焦点位置「＋σa」と負方向に移動した第2の焦点位置「−σb」からそれぞれX線を照射する。
【００１９】
以下の説明では、FFS(Flying Focus Spot)法を利用して得た投影データをFFS投影データと呼ぶ。特に、上述の第1の焦点位置から照射されたX線によって得た投影データをFFS(＋)投影データ、上述の第2の焦点位置から照射されたX線によって得た投影データをFFS(−)投影データと呼ぶ。また、FFS技術を利用しない基準焦点位置から照射されたX線によって得た投影データをFFS(無)投影データと呼ぶ。
【００２０】
X線管装置101は、焦点シフトX線制御装置110に制御されて所定の強度のX線を連続的または断続的に照射する。焦点シフトX線制御装置110は、操作卓120のシステム制御装置124により決定されたX線管電圧及びX線管電流に従って、X線管装置101に印加または供給するX線管電圧及びX線管電流を制御する。焦点シフトX線制御装置110は、例えば回転盤102の回転に伴ってビュー毎に上述の第1及び第2の焦点位置に交互に移動させるよう制御する。
【００２１】
X線管装置101のX線照射口にはコリメータ103が設けられる。コリメータ103は、X線管装置101から放射されたX線の照射範囲を制限する。例えばコーンビーム(円錐形または角錐形ビーム)等に成形する。コリメータ103の開口幅はシステム制御装置124により制御される。
【００２２】
X線管装置101から照射され、コリメータ103を通過し、被検体を透過した透過X線はX線検出器106に入射する。
【００２３】
X線検出器106は、例えばシンチレータとフォトダイオードの組み合わせによって構成されるX線検出素子群をチャンネル方向(周回方向)に例えば1000個程度、列方向(体軸方向)に例えば1〜320個程度配列したものである。X線検出器106は、被検体を介してX線管装置101に対向するように配置される。X線検出器106はX線管装置101から照射されて被検体を透過したX線量を検出し、データ収集装置107に出力する。
【００２４】
データ収集装置107は、X線検出器106の個々のX線検出素子により検出されるX線量を収集し、ディジタルデータに変換し、透過X線データとして操作卓120の画像演算装置122に順次出力する。
【００２５】
画像演算装置122は、データ収集装置107から入力された透過X線データを取得し、対数変換、感度補正等の前処理を行って再構成に必要な投影データを作成する。FFS法を用いる場合、X線管装置101からは例えばビュー毎に交互に焦点が異なるX線が照射されるため、画像演算装置122は、第1の焦点位置から照射されたX線により得られた投影データであるFFS(＋)投影データと、第2の焦点位置から照射されたX線により得られた投影データであるFFS(−)投影データとを作成する。
【００２６】
画像演算装置122は、仮想ビュー生成部126と再構成演算部127とを備える。
【００２７】
仮想ビュー生成部126は、FFS法を用いて撮影された焦点シフト投影データ(FFS(＋)投影データ及びFFS(−)投影データ)に対して仮想ビューを生成し、挿入することでアップサンプリング投影データを作成する。仮想ビューとは、実際に撮影されないビュー位置に演算により挿入されるビューである。仮想ビューの投影データは、実際に撮影された投影データ(以下、実データという)に基づいて補間或いは推定することにより求めることができる。仮想ビュー生成の詳細については後述する。仮想ビュー生成部126によって生成された(アップサンプリングされた)投影データをアップサンプリング投影データと呼ぶ。
【００２８】
再構成演算部127は、実際に計測した投影データ(FFS(＋)投影データ及びFFS(−)投影データの実データ)と、仮想ビュー生成部126により生成されたアップサンプリング投影データとを用いて被検体の断層像等の画像を再構成する。
【００２９】
本実施の形態において、再構成演算部127は画像の空間分解能に配慮して実データ(FFS(＋)投影データ、FFS(−)投影データ)とアップサンプリング投影データとを用いた画像を再構成する。具体的には、画像面内における中心領域でFFS(＋)投影データ及びFFS(−)投影データの実データを用いて画像を再構成することにより中心領域の空間分解能を向上する。また画像の周辺領域でアップサンプリング投影データを用いて画像を再構成することにより、空間分解能を向上させる。つまり、画像の全領域でFFS投影データを用いた場合は周辺領域で空間分解能が落ちてしまうが、本実施の形態では、周辺領域にアップサンプリング投影データを用いることで周辺領域の空間分解能の向上を図る。アップサンプリング投影データは、演算によって仮想ビューを挿入するため回転速度を下げなくてもビュー数を向上できる。したがって、動きのある部位の画像を作成する場合に特に好適である。
【００３０】
画像の再構成処理は、例えばフィルタ補正逆投影法等の解析的方法や逐次近似法等のいずれの方法を用いてもよい。
【００３１】
画像演算装置122(再構成演算部127)により再構成された画像データは、システム制御装置124に入力され、記憶装置123に保存されるとともに表示装置125に表示される。
【００３２】
システム制御装置124は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えたコンピュータである。記憶装置123はハードディスク等のデータ記録装置であり、X線CT装置1の機能を実現するためのプログラムやデータ等が予め記憶される。
【００３３】
システム制御装置124は、図2に示す処理手順に従って撮影処理を行う。撮影処理においてシステム制御装置124は、操作者により設定された撮影条件に応じた制御信号をスキャンガントリ部100の焦点シフトX線制御装置110、寝台制御装置109、及びガントリ制御装置108に送出し、上述の各部を制御する。各処理の詳細については後述する。
【００３４】
表示装置125は、液晶パネル、CRTモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路で構成され、システム制御装置124に接続される。表示装置125は画像演算装置122から出力される再構成画像、並びにシステム制御装置124が取り扱う種々の情報を表示する。
【００３５】
入力装置121は、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー、及び各種スイッチボタン等により構成され、操作者によって入力される各種の指示や情報をシステム制御装置124に出力する。操作者は、表示装置125及び入力装置121を使用して対話的にX線CT装置1を操作する。入力装置121は表示装置125の表示画面と一体的に構成されるタッチパネル式の入力装置としてもよい。
【００３６】
次に、図2〜図15を参照して、X線CT装置1の動作を説明する。
【００３７】
図2は、本発明に係るX線CT装置1が実行する撮影処理全体の流れを説明するフローチャートである。
【００３８】
撮影処理において、まずシステム制御装置124は、撮影条件及び再構成条件の入力を受け付ける。撮影条件は、X線管電圧、X線管電流等のX線条件、撮影範囲、ガントリ回転速度、寝台速度等を含む。再構成条件は、再構成FOV、再構成スライス厚等を含む。
【００３９】
入力装置121等を介して撮影条件及び再構成条件が入力されると(ステップS101)、システム制御装置124は撮影条件に基づいて焦点シフトX線制御装置110、ガントリ制御装置108、及び寝台制御装置109に制御信号を送る。焦点シフトX線制御装置110は、システム制御装置124から入力される制御信号に基づいてX線管装置101に入力する電力を制御する。また焦点シフトX線制御装置110は、X線管装置101の回転陽極に照射する電子ビームを所定のタイミングで所定の方向及び距離だけ移動させることにより、X線焦点位置を交互に移動させてX線を照射するFFS制御を行う。ガントリ制御装置108は回転速度等の撮影条件に従って回転盤102の駆動系を制御し、回転盤102を回転させる。寝台制御装置109は、撮影範囲に基づいて寝台を所定の撮影開始位置へ位置合わせする。
【００４０】
X線管装置101からのX線照射とX線検出器106による透過X線データの計測が、回転盤102の回転とともに繰り返される。データ収集装置107は、被検体の周囲の様々な角度(ビュー)においてX線検出器106により計測された透過X線データを取得し、画像演算装置122に送る。画像演算装置122は、データ収集装置107から入力された透過X線データを取得し、対数変換、感度補正等の前処理を行って投影データを作成する。本発明では、FFS法を用いて、X線焦点位置を2点に移動させて撮影を行っているため、画像演算装置122は、第1の焦点位置から照射されたX線により得られた投影データであるFFS(＋)投影データと、第2の焦点位置から照射されたX線により得られた投影データであるFFS(−)投影データとを作成する(ステップS102)。
【００４１】
画像演算装置122(仮想ビュー生成部126)は、ステップS102の処理で作成されたFFS(＋)投影データとFFS(−)投影データ(これらを総称してFFS投影データという)を用いて、仮想ビュー生成処理を行う(ステップS103)。
【００４２】
仮想ビュー生成処理において、仮想ビュー生成部126は、予め設定されたビュー数となるように、実データに仮想ビューを挿入(アップサンプリング)し、アップサンプリング投影データを作成する。ビュー数は、装置の仕様に従って予め設定された値としてもよいし、操作者により設定された値としてもよい。また、操作者が設定した画質指標(特に空間分解能)やその他のパラメータによって決定される値としてもよい。仮想ビュー生成処理の具体的な方法については、後述する(図3〜図12参照)。
【００４３】
ステップS103の処理により仮想ビューが挿入されたアップサンプリング投影データが作成されると、次に画像演算装置122の再構成演算部127は、ステップS101で入力された再構成条件に基づいて画像の再構成処理を行う(ステップS104)。画像の再構成処理において使用する画像再構成アルゴリズムはどのような種類のものを用いてもよい。例えば、Feldkamp法等の逆投影処理を行ってもよいし、逐次近似法等を用いてもよい。
【００４４】
従来、FFS投影データを使用して再構成される画像の空間分解能は、FFS投影データを使用しない場合と比較すると、画像の中心領域で高く、周辺に行くに伴いFFS無の投影データを使用した場合よりも低くなることがある(図13参照)。そこで、本発明ではステップS104の再構成演算処理において、FFSの効果が得られない空間分解能が低い領域(Low領域；周辺領域)に対して仮想ビューによるアップサンプリングされた投影データを用いる。FFSの効果が得られる領域(Hi領域；中心領域)においてはFFS投影データの実データを用いて画像を再構成する(図13〜図15参照)。再構成処理の詳細については後述する。
【００４５】
ステップS104において画像が再構成されると、システム制御装置124は、再構成された画像を表示装置125に表示し(ステップS105)、一連の撮影処理を終了する。
【００４６】
次に、ステップS103の仮想ビュー生成処理について、図3〜図10を参照して仮想ビュー生成処理(A)〜(D)の各態様について説明する。
【００４７】
まず仮想ビュー生成処理(A)について、図3及び図4を参照して説明する。
【００４８】
画像演算装置122は、X線管装置101の焦点を移動して得られたFFS(＋)投影データ501とFFS(−)投影データ502とを取得すると(ステップS201)、FFS(＋)投影データ501とFFS(−)投影データ502とをビュー方向に交互に組み合わせることにより、FFS投影データ503を得る(ステップS202)。更に、FFS投影データ503に対して仮想ビュー生成504を実行し(ステップS203)、アップサンプリング投影データ505を得る。仮想ビュー生成部126はアップサンプリング投影データ505を再構成演算部127に出力する(ステップS204)。
【００４９】
仮想ビュー生成処理(B)について、図5及び図6を参照して説明する。
【００５０】
画像演算装置122は、X線管装置101の焦点を移動して得られたFFS(＋)投影データ501とFFS(−)投影データ502とを取得すると(ステップS301)、FFS(＋)投影データ501とFFS(−)投影データ502とに対してそれぞれ仮想ビュー生成504を実行する(ステップS302)。そして、アップサンプリングされたFFS(＋)投影データ511、FFS(−)投影データ512をビュー方向に交互に組み合わせることにより、FFS投影データ513を得る(ステップS303)。仮想ビュー生成部126はアップサンプリング投影データ513を再構成演算部127に出力する(ステップS304)。
【００５１】
仮想ビュー生成処理(C)について、図7及び図8を参照して説明する。
【００５２】
画像演算装置122は、X線管装置101の焦点を移動して得られたFFS(＋)投影データ501とFFS(−)投影データ502とを取得すると(ステップS401)、FFS(＋)投影データ501とFFS(−)投影データ502とに対してそれぞれ仮想ビュー生成504を実行する(ステップS402)。そして、アップサンプリングされたFFS(＋)投影データ511、FFS(−)投影データ512をビュー方向に交互に組み合わせることにより、アップサンプリングされたFFS投影データ513を得る(ステップS403)。
【００５３】
仮想ビュー生成部126はアップサンプリングされたFFS投影データ513に対して、更に欠損データ処理514を行う(ステップS404)。
【００５４】
欠損データ処理とは、FFS(＋)投影データ、FFS(−)投影データをビュー方向に交互に組み合わせて得たFFS投影データ513に生じた欠損データを、ビュー方向及びチャンネル方向に隣接する投影データまたはその近傍の投影データを用いて補間や推定することにより埋める処理である。チャンネル方向に焦点位置を移動して得たFFS(＋)投影データとFFS(−)投影データは、それぞれX線経路が異なる。そのためチャンネル数の2倍のデータを得ることとなる。撮影時に1ビュー毎に焦点位置を交互に移動させて投影データを計測する場合は、例えば奇数ビューでFFS(＋)投影データを取得し、偶数ビューでFFS(−)投影データを取得するため、これらを交互に組み合わせたFFS投影データ513には、1ビュー毎に互い違いに欠損データが生じている。
【００５５】
ステップS404の処理では、このような欠損データを埋める欠損データ処理514を行う。
【００５６】
ステップS404の欠損データ処理514が行われたアップサンプリング投影データ515を得ると、仮想ビュー生成部126はアップサンプリング投影データ515を再構成演算部127に出力する(ステップS405)。
【００５７】
仮想ビュー生成処理(D)について、図9及び図10を参照して説明する。
【００５８】
画像演算装置122は、X線管装置101の焦点を移動して得られたFFS(＋)投影データ501とFFS(−)投影データ502とを取得すると(ステップS501)、FFS(＋)投影データ501とFFS(−)投影データ502とに対してそれぞれ仮想ビュー生成504を実行する(ステップS502)。そして、アップサンプリングされたFFS(＋)投影データ511、FFS(−)投影データ512をビュー方向に交互に組み合わせることにより、アップサンプリングされたFFS投影データ513を得る(ステップS503)。
【００５９】
仮想ビュー生成部126はアップサンプリングされたFFS投影データ513に対して、更に仮想ビュー生成504を実行する(ステップS504)。ステップS504の処理により、アップサンプリング投影データ516を得る。仮想ビュー生成部126はアップサンプリング投影データ516を再構成演算部127に出力する。(ステップS505)
ここで、仮想ビューの算出方法(アップサンプリング方法)について図11を参照して説明する。図11に示す各アップサンプリング方法は、図3のステップS203、図5のステップS302、図7のステップS402、図9のステップS502及びステップS504の仮想ビュー生成処理のいずれにも適用できる。
【００６０】
仮想ビュー生成部126(画像演算装置122)は、挿入するビュー(仮想ビュー)について、ビュー方向またはチャンネル方向に近接する投影データ、或いは対向するレイ(Ray)のデータ(対向データ)、もしくは対向データのビュー方向またはチャンネル方向に近接する投影データ等を用いて、仮想ビューの投影データを補間または推定により算出する。
【００６１】
(対向データを用いて仮想ビューを生成するアップサンプリング方法)
1回転(2π)の撮影で得られる投影データでは、対向するレイのデータ(以下、対向するレイのデータを対向データという)を用いて仮想ビューを生成することができる。図11(a)、(b)を参照して、1回転の撮影で得た投影データについて、対向データを用いて仮想ビューを生成し、ビュー数を2倍にする例について説明する。
【００６２】
図11(a)に示す1回転分の投影データにおいて、Ray31とRay32とは対向する。つまり、同じX線照射経路である。Ray31における点A1及び点A2における対向データはそれぞれ、Ray32の点B1及び点B2となる。点B1及び点B2は図11(a)に示すように実ビューView(2γm＋π)上の隣接するチャンネルのデータである。投影データ上の点A1及び点B1の関係は、チャンネル方向をγ、ビュー方向をθとしたパラメータを用いた関数R(γ，θ)を用いて、以下の式(1)で表すことができる。
【００６３】
【数１】
2015012331.tif 000003
【００６４】
また、点A1及び点B1におけるチャンネルとビューの関係は以下の式(2)、式(3)で表すことができる。
【００６５】
【数２】
2015012331.tif 000004
【００６６】
これにより、点A1及び点A2の間の仮想ビュー41における点A1A2は実ビューView(2γm＋π)上の点B1及び点B2から求めた点B1B2として、以下の式(4)、式(5)により算出できる。
【００６７】
【数３】
2015012331.tif 000005
【００６８】
同様の手順で、仮想ビュー41における1画素分隣の点(図11(b)の点C1C2)を対向データから算出し、線形補間により図11(b)の2重丸で示すチャンネルデータ(点V41b)を生成できる。この操作を繰り返し実行して、仮想ビュー41の各チャンネルデータを算出する。他の仮想ビュー42、43、…についても同様に対向データを用いて各点のチャンネルデータを算出できる。
【００６９】
対向データを用いた仮想ビューの生成方法(アップサンプリング方法)では、推定すべきチャンネルデータ(2重丸で示す点)に対して最も近い生体情報(被検体を透過した計測データ)を有する対向データ(実データ)を基に仮想ビューの各チャンネルデータを算出する。最も近い生体情報を有する対向データとは、計測されたRayの中で透過経路が最も近く、かつ逆方向から入射するRayのことである。Rayを選択的に取得し、選択されたRayから推定される仮想Rayを算出し、仮想ビューを生成することが特徴である。この手法を用いることにより、チャンネル数はそのままに、ビュー数のみアップサンプリングすることが可能である。2倍サンプリングの場合は、対向データの2点の平均値等を用いて仮想ビューのチャンネルデータを求めたが、N倍サンプリングとする場合は、2点間の線形補間または非線形補間により求めてもよい。また、この方法により、チャンネル方向のアップサンプリングも同時に行うことも可能である。
【００７０】
なお、仮想ビューの生成方法は、上述したように対向データを用いたアップサンプリング方法に限定されない。図11(c)に示すように単純に隣接するビュー同士で補間する2点補間としてもよいし、図11(d)に示すように隣接するビュー及びチャンネルのデータを用いて補間する4点補間としてもよいし、図11(e)に示すようにTV法(Total Variation)による補間を用いてもよい。
【００７１】
また、アップサンプリング投影データのビュー数は実データの1．5倍等のように小数の数値を含む任意のビュー数としてもよい。例えば、ビュー方向に部分的にビュー数を増加させる場合は、小数倍のビュー数となる。図12(a)に示すように被検体2の断面は楕円に近似した形状である。そのため、図12(b)に示すように、楕円の長径に相当するビューではビュー数を密にするなど、部分的なビュー数増加を図り、小数倍のアップサンプリング投影データ518を生成することも可能である。
【００７２】
次に、図2のステップS104の再構成演算処理について、図13〜図15を参照して説明する。
【００７３】
上述したように、FFS投影データを使用して再構成される画像の空間分解能は、FFS投影データを使用しない場合と比較すると、画像の中心領域で高く、周辺部に行くに伴いFFS無の投影データを使用した場合よりも低くなることがある(図13参照)。
【００７４】
図13(b)は、図13(a)に示す断層像601における中心Oからの距離と空間分解能の関係を示すグラフ606である。FFS投影データを使用した場合は、画像中心Oから点P0までの距離にある境界605の内側の領域(以下、中心領域604という)では、空間分解能(を表す指標値)はFFS(無)投影データを使用した場合と比較して高い。一方、境界点P0(図13(a)に示す境界605)より外側の領域(以下、周辺領域603という)では、空間分解能(を表す指標値)はFFS(無)投影データを使用した場合と比較して低くなる。
【００７５】
そこで、すでに十分な空間分解能を有する中心領域604のデータに対しては、アップサンプリングを行わないFFS投影データ(実データ)を用いて画像再構成を行い、周辺領域603では、仮想ビュー生成によりアップサンプリングされた投影データを用いて画像再構成を行うことで、周辺領域603の空間分解能を向上させる。
【００７６】
このようにすることで、中心領域604では、データの作りこみによる悪影響を防ぎつつ空間分解能を向上することができ、かつ、周辺領域603では、仮想ビューを生成することにより回転速度を落とすことなくビュー数を向上し、これにより空間分解能を向上することができる。
【００７７】
再構成演算処理の手順について図14のフローチャートを参照して説明する。
【００７８】
まず、再構成演算部127は、空間分解能の境界点P0を取得する(ステップS601)。境界点P0は、FFS投影データにより得た空間分解能とFFS無し投影データにより得た空間分解能とが逆転する位置の撮影中心からの距離である。この境界点P0は、実験データにより予め求められ、記憶装置123等に保持される。
【００７９】
空間分解能の評価指標値としてはMTF(Modulation Transfer Function)がある。例えば、MTF50％、10％、2％等のように、異なる空間分解能指標値毎に上述の境界点P0を求め、操作者により選択させるようにしてもよい。検査や診断目的に応じてどのような画質が求められるかは異なるため、その他の画質(ノイズ等)とのバランスに応じて必要な空間分解能を選択できることが望ましい。
【００８０】
或いは、MTF50％、10％、2％等の複数の空間分解能により得た境界点P0から重心となる境界点を求めてもよい。
【００８１】
再構成演算部127は、境界点P0より中心側の中心領域604でFFS投影データの実データを用い、境界点P0より外側の周辺領域603でFFS投影データをアップサンプリングしたアップサンプリング投影データを用いて、再構成演算を行う(ステップS602)。
【００８２】
周辺領域603に使用するアップサンプリング投影データは、上述の仮想ビュー生成処理(A)〜(D)のうちどの方法で作成されたアップサンプリング投影データを用いてもよい。すなわち、図15(a)に示すように図3及び図4に示す仮想ビュー生成処理(A)で生成したアップサンプリング投影データ505を用いてもよいし、図15(b)に示すように図5及び図6に示す仮想ビュー生成処理(B)で生成したアップサンプリング投影データ513を用いてもよいし、図15(c)に示すように図7及び図8に示す仮想ビュー生成処理(C)で生成したアップサンプリング投影データ515を用いてもよいし、図15(d)に示すように図9及び図10に示す仮想ビュー生成処理(D)で生成したアップサンプリング投影データ516を用いてもよい。
【００８３】
またいずれのアップサンプリング投影データ505，513，515，516も、仮想ビューの生成方法は、上述したように対向データを用いたアップサンプリング方法を採用してもよいし、ビュー方向に隣接する2点による補間としてもよいし、またはビュー方向及びチャンネル方向に隣接する4点による補間としてもよいし、或いはTV法等を用いた補間等でもよい。
【００８４】
再構成演算では、FFS投影データの実データとアップサンプリング投影データとを投影データ上で合成した後に、逆投影処理等の画像の再構成を行うものとしてもよいし、FFS投影データの実データを用いて再構成した画像の中心領域604に該当する部分と、アップサンプリング投影データを用いて再構成した画像の周辺領域603に該当する部分とを合成した画像を作成してもよい。
【００８５】
再構成演算部127は、ステップS602の処理により作成した画像に出力する(ステップS603)。出力先は、例えば記憶装置123や表示装置125等である。
【００８６】
以上説明したように、第1の実施の形態のX線CT装置1は、X線管装置101におけるX線焦点位置をシフトさせて得た焦点シフト投影データ(FFS投影データ)をビュー方向にアップサンプリングする。そして、画像の再構成演算処理では、所定の境界点P0より撮影中心に近い中心領域604ではFFS投影データの実データを用い、境界点P0より撮影中心から遠い周辺領域603ではアップサンプリング投影データを用いて画像を再構成する。
【００８７】
仮想ビューによりアップサンプリングされたデータを有効視野周辺部に用いるため、ビュー数を増加させるために回転速度を落として撮影を行う必要がない。したがって、ハードウェアの制限による回転速度の限界等によらず周辺部の空間分解能を向上し、有効視野全体の空間分解能を向上することができる。動きのある部位の撮影に好適である。
【００８８】
［第2の実施の形態］
次に、図16〜図18を参照して本発明の第2の実施の形態について説明する。
【００８９】
第2の実施の形態のX線CT装置1は、再構成演算処理において、境界点P0における空間分解能が滑らかに連続するように結合処理を行う。
【００９０】
結合処理では、図16に示すように、境界点P0を含む所定範囲の領域(以下、境界領域Qと呼ぶ)でFFS投影データにより再構成された画像とアップサンプリング投影データにより再構成された画像との双方を所定の割合で合成する。境界領域Qより中心部に近い中心領域604aでは、第1の実施の形態と同様にFFS投影データの実データにより再構成された画像を100％使用する。境界領域Qより外側の周辺領域603aでは、第1の実施の形態と同様にアップサンプリング投影データにより再構成された画像を100％使用する。
【００９１】
すなわち、中心からの距離に応じてFFS投影データにより再構成された画像とアップサンプリング投影データにより再構成された画像を互いに重みを変化させながら合成する。
【００９２】
図17は、アップサンプリング投影データによる再構成画像に掛ける重み係数を示すグラフである。図17に示すように、中心Oからの距離Pに応じて重み係数W(P)が変化する。中心領域604aで「0」、境界領域Qで滑らかに上昇する曲線、周辺領域603aで「1」となっている。なお、FFS実投影データによる再構成画像に掛ける重み係数も中心Oからの距離に応じて重み係数が変化するが、図17に示す重み係数W(P)とは逆に、中心領域604aで「1」、境界領域Qで滑らかに下降する曲線、周辺領域603aで「0」となる。
【００９３】
境界領域Qの範囲は任意であり、所望の領域の所望の空間分解能に応じて変化させるようにしてもよい。
【００９４】
また、図17の例では重み係数は画像中心からの距離Pに依存する滑らかな曲線で表されるものとしたが、これに限定されず、直線や折れ線で表されるものとしてもよい。
【００９５】
また、第2の実施の形態においても、図16(a)〜図16(d)に示すように、周辺領域603a及び境界領域Qに使用するアップサンプリング投影データは、上述の仮想ビュー生成処理(A)〜(D)のうちどの方法で作成されたアップサンプリング投影データを用いてもよい。すなわち、図16(a)に示すように図3及び図4に示す仮想ビュー生成処理(A)で生成したアップサンプリング投影データ505を用いてもよいし、図16(b)に示すように図5及び図6に示す仮想ビュー生成処理(B)で生成したアップサンプリング投影データ513を用いてもよいし、図16(c)に示すように図7及び図8に示す仮想ビュー生成処理(C)で生成したアップサンプリング投影データ515を用いてもよいし、図16(d)に示すように図9及び図10に示す仮想ビュー生成処理(D)で生成したアップサンプリング投影データ516を用いてもよい。
【００９６】
またいずれのアップサンプリング投影データ505，513，515，516も、仮想ビューの算出方法は、上述したようにビュー方向に隣接する2点による補間(図11(c))、またはビュー方向及びチャンネル方向に隣接する4点による補間(同(d))、或いはTV法等を用いた補間や推定(同(e))により求めてもよいし、対向データを用いて算出してもよい(同(a)、(b))。
【００９７】
また、アップサンプリング投影データのビュー数は実データの2倍に限らず、2倍より多いビュー数としてもよい。また、ビュー方向に部分的にビュー数を増加させ、1．5倍等のように小数の数値を含む任意のビュー数としてもよい。
【００９８】
図18を参照して、第2の実施の形態の再構成演算処理の流れを説明する。
【００９９】
まず、再構成演算部127は、空間分解能の境界点P0を取得する(ステップS701)。境界点P0の取得は、第1の実施の形態(図14のステップS601)と同様である。
【０１００】
次に、再構成演算部127は、FFS投影データの実データを用いて再構成した画像と、FFS投影データをアップサンプリングしたアップサンプリング投影データを用いて再構成した画像とを作成する(ステップS702)。
【０１０１】
次に、再構成演算部127は、境界点P0を含む境界領域Qより中心側の中心領域604aでFFS投影データの実データにより再構成された画像を用い、境界領域Qより外側の周辺領域603aでアップサンプリング投影データにより再構成された画像を用いた合成画像を作成する。境界領域Qでは連続的な空間分解能となるようにステップS702で再構成した各画像を重み付け加算する(ステップS703)。重み付けの方法は上述したように、例えば図17に示す形状の重み係数をアップサンプリング投影データにより作成した画像に乗じ、図17に示すグラフとは逆の形状の重み係数をFFS投影データの実データにより作成した画像に乗じ、これらの画像を加算する。
【０１０２】
再構成演算部127は、ステップS703の処理により作成した画像を出力する(ステップS704)。出力先は、例えば記憶装置123や表示装置125等である。
【０１０３】
以上説明したように、第2の実施の形態のX線CT装置1は、画像の再構成演算処理において、画像中心に近い中心領域604aではFFS投影データの実データを用い、境界点P0より周辺側の周辺領域603aではアップサンプリング投影データを用いて再構成した各画像を合成する。更に、所定の境界領域Qで、空間分解能が滑らかに連続するように上述の各画像を重み付け加算する。
【０１０４】
これにより、第1の実施の形態の効果に加え、更に、境界領域Qで空間分解能が滑らかに連続した画像を得ることが可能となる。
【０１０５】
なお、上述の再構成演算処理では、再構成された画像を合成する際に重み付け加算するものとしたが、投影データ上でアップサンプリング投影データとFFS投影データの実データとを合成し、その後、合成された投影データを再構成してもよい。この場合は、境界領域Qに該当する部分で、アップサンプリング投影データとFFS投影データの実データとを重み付け加算して作成した投影データを用いるものとする。
【０１０６】
［第3の実施の形態］
次に、図19及び図20を参照して本発明の第3の実施の形態について説明する。
【０１０７】
第3の実施の形態のX線CT装置1では、画像全体にわたって、重みを変化させてFFS投影データの実データを用いた画像とアップサンプリング投影データを用いた画像とを合成するようにしてもよい。
【０１０８】
図19は、第3の実施の形態において、アップサンプリング投影データによる再構成画像に掛ける重み係数W'(P)を示すグラフである。このグラフでは、中心に近い領域で「0」から滑らかに上昇し、周辺領域の端部で「1」となっている。すなわち、境界領域Q以外の領域でも、中心Oからの距離に応じて重み係数が変化する形状となっている。このように、重み係数のグラフ形状は任意としてよく、境界領域Q以外の領域であっても所望の領域で所望の空間分解能が得られるように重み係数を変化させる。
【０１０９】
なお、FFS実投影データによる再構成画像に掛ける重み係数は、図19とは逆に、中心に近い領域で「1」から滑らかに下降し、周辺領域の端部で「0」となる。
【０１１０】
また、図19の例では重み係数W'(P)は画像中心からの距離Pに依存する滑らかな曲線で表されるものとしたが、これに限定されず、直線で表されるものとしてもよい。
【０１１１】
図20を参照して、第3の実施の形態の再構成演算処理の流れを説明する。
【０１１２】
まず、再構成演算部127は、空間分解能の境界点P0を取得する(ステップS801)。境界点P0の取得は、第1の実施の形態(図14のステップS601)と同様である。
【０１１３】
次に、再構成演算部127は、FFS投影データの実データを用いて再構成した画像と、FFS投影データをアップサンプリングしたアップサンプリング投影データを用いて再構成した画像とを作成する(ステップS802)。
【０１１４】
アップサンプリング投影データは、仮想ビュー生成処理(A)〜(D)のいずれを用いて生成されたものを使用してもよい。
【０１１５】
次に、再構成演算部127は、所望の形状の重み係数を各画像に掛け、加算する(ステップS803)。重みは、FFS投影データの実データを用いて再構成した画像と、FFS投影データをアップサンプリングしたアップサンプリング投影データを用いて再構成した画像とを合成する際に、所望の領域で所望の空間分解能を得るように適切な比率で合成するためのものである。
【０１１６】
そして再構成演算部127は、ステップS803の処理により作成した画像を出力する(ステップS804)。出力先は、例えば記憶装置123や表示装置125等である。
【０１１７】
以上説明したように、第3の実施の形態のX線CT装置1は、画像の再構成演算処理において、撮影中心からの距離に応じて変化する重み係数を用いてFFS投影データの実データにより再構成した画像と、アップサンプリング投影データにより再構成した画像とを合成する。
【０１１８】
これにより、第1の実施の形態の効果に加え、更に、画像の所望の領域で所望の空間分解能となる画像を得ることが可能となる。また、実データの重みを大きくすることにより、所望の領域で信頼性の高い画像を得ることが可能となる。
【０１１９】
［第4の実施の形態］
次に、図21及び図22を参照して本発明の第4の実施の形態について説明する。
【０１２０】
第4の実施の形態では、図21に示すように、操作者により設定された関心領域(ROI；Region Of Interest)7及び中心領域604に対してFFS投影データの実データ503を適用する。また周辺領域603にはアップサンプリング投影データ505を適用する。ROI7が周辺領域603にある場合には、ROI7内の範囲についてはFFS投影データの実データ503を用いる。
【０１２１】
図22を参照して、第4の実施の形態の再構成演算処理の流れを説明する。
【０１２２】
まず、システム制御装置124、関心領域(ROI)7を設定する(ステップS901)。ROI7の設定は、入力装置121を介して操作者により行われる。次に、再構成演算部127は、空間分解能の境界点P0を取得する(ステップS902)。境界点P0の取得は、第1の実施の形態(図14のステップS601)と同様である。
【０１２３】
次に、再構成演算部127は、ステップS901で設定したROI7と中心領域604でFFS投影データの実データを用い、ROI7を除く周辺領域603で、仮想ビューによるアップサンプリング投影データを用いて画像を再構成する(ステップS903)。
【０１２４】
アップサンプリング投影データは、仮想ビュー生成処理(A)〜(D)のいずれを用いて生成されたものを使用してもよい。
【０１２５】
再構成演算部127は、ステップS903の処理により作成した画像を出力する(ステップS904)。出力先は、例えば記憶装置123や表示装置125等である。
【０１２６】
以上説明したように、第4の実施の形態のX線CT装置1は、ROI7及び中心領域604でFFS投影データの実データを用いた画像を再構成することにより、画像の信頼性を高める。また、ROI7を除く周辺領域603ではアップサンプリング投影データを用い空間分解能を向上させる。これにより、診断の対象であるROIや画像の中心部で信頼性が高く、かつ周辺部の空間分解能も向上した画像を得ることが可能となる。
【０１２７】
なお、第4の実施の形態においても、境界領域Qで、第2の実施の形態に示すような結合処理を行ったり、第3の実施の形態に示すような所望の形状の重み係数を使用してFFS投影データによる画像とアップサンプリング投影データによる画像とを加重加算してもよい。
【０１２８】
［第5の実施の形態］
次に、図23〜図25を参照して本発明の第5の実施の形態について説明する。
【０１２９】
図23に示すように、第5の実施の形態では、再構成演算部127は、再構成画像1001の画像面内において中心Oから距離P1までの領域1002、距離P1から距離P2までの領域1003、距離P2から距離P3までの領域1004に対して、それぞれ異なるビュー数(アップサンプリング数)のFFS投影データを用いて再構成された画像を合成する。例えば、領域1002ではFFS投影データの実データのビュー数V1とし、領域1003ではビュー数V2にアップサンプリングしたFFS投影データを使用し、領域1004ではビュー数V3にアップサンプリングしたFFS投影データを使用する。
【０１３０】
各領域1002，1003，1004の合成前の各画像をξ(V1)、ξ(V2)、ξ(V3)とすると、合成後の画像ξ(V)は以下の式(6)で表すことができる。
【０１３１】
【数４】
2015012331.tif 000006
【０１３２】
アップサンプリング投影データは、第1の実施の形態で説明した仮想ビュー生成処理(A)〜(D)のいずれの方法で作成されたものでもよい。
【０１３３】
また、図24に示す画像1001aのように、領域1002と領域1003の境界部や領域1003と領域1004の境界部で連続的な空間分解能を得るように、結合処理を行うようにしてもよい。結合処理については、第2の実施の形態と同様である。すなわち境界部1006，1007で、空間分解能を連続的に滑らかに変化させるような重み係数W(V1)、W(V2)、W(V3)を用いて各ビュー数の投影データにより再構成された画像ξ(V1)、ξ(V2)、ξ(V3)を合成する。
【０１３４】
合成後の画像ξ(V)は以下の式(7)で表すことができる。
【０１３５】
【数５】
2015012331.tif 000007
【０１３６】
また、図23及び図24に示す例では領域数を3つとしたが、3つに限定されるものではなく、図25に示す画像1001bのように、N個の領域に拡張することも可能である。
【０１３７】
合成後の画像ξ(V)は以下の式(8)で表すことができる。
【０１３８】
【数６】
2015012331.tif 000008
【０１３９】
第5の実施の形態によれば、画像中心Oからの距離Pに応じて異なるビュー数V1〜Vnのアップサンプリング投影データを用いた画像を合成できる。したがって、例えば、境界点P0より周辺領域では、画像中心Oから遠ざかるにしたがってアップサンプリング数を徐々に適切に増加させることにより、空間分解能を所望の量だけ向上させることができる。これにより、画像全体にわたって空間分解能を一様にできる。また、所望の領域の空間分解能を優先的に向上させるなど、診断目的に応じて様々な画質の画像を作成することも可能となる。
【０１４０】
以上、本発明に係るX線CT装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１４１】
1  X線CT装置、100  スキャンガントリ部、101  X線管装置、102  回転盤、103  コリメータ、106  X線検出器、110  焦点シフトX線制御装置、120  操作卓、121  入力装置、122  画像演算装置、123  記憶装置、124  システム制御装置、125  表示装置、126  仮想ビュー生成部、127  再構成演算部、501  FFS(＋)投影データ、502  FFS(−)投影データ、503  FFS投影データ(焦点シフト投影データ)、505、513、515，516，518  アップサンプリング投影データ
【図１】
2015012331.tif 000009
【図２】
2015012331.tif 000010
【図３】
2015012331.tif 000011
【図４】
2015012331.tif 000012
【図５】
2015012331.tif 000013
【図６】
2015012331.tif 000014
【図７】
2015012331.tif 000015
【図８】
2015012331.tif 000016
【図９】
2015012331.tif 000017
【図１０】
2015012331.tif 000018
【図１１】
2015012331.tif 000019
【図１２】
2015012331.tif 000020
【図１３】
2015012331.tif 000021
【図１４】
2015012331.tif 000022
【図１５】
2015012331.tif 000023
【図１６】
2015012331.tif 000024
【図１７】
2015012331.tif 000025
【図１８】
2015012331.tif 000026
【図１９】
2015012331.tif 000027
【図２０】
2015012331.tif 000028
【図２１】
2015012331.tif 000029
【図２２】
2015012331.tif 000030
【図２３】
2015012331.tif 000031
【図２４】
2015012331.tif 000032
【図２５】
2015012331.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月24日(2016.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の焦点位置から被検体にX線を照射するX線管装置と、
前記X線管装置に対向配置され、前記被検体を透過したX線である透過X線を検出するX線検出器と、
前記X線管装置及び前記X線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、
前記X線管装置における前記焦点位置を任意の位置にシフトさせる焦点シフトX線制御部と、
前記焦点シフトX線制御部により前記焦点位置が複数箇所にシフトされて照射された各X線による前記透過X線を組み合わせて焦点シフト投影データを生成する焦点シフト投影データ生成部と、
前記焦点シフト投影データのビュー方向に仮想ビューを生成し、前記仮想ビューを用いてアップサンプリング投影データを生成する仮想ビュー生成部と、
画像面内における所定の境界より画像中心に近い中心領域で前記焦点シフト投影データの実データを用い、前記境界より外側の周辺領域で前記アップサンプリング投影データを用いて画像を再構成する再構成演算部と、
を備えることを特徴とするX線CT装置。
【請求項２】
前記再構成演算部は、前記焦点シフト投影データの実データと前記アップサンプリング投影データとを所定の割合で加重加算した画像を生成することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項３】
前記再構成演算部は、前記境界を含む境界領域で前記画像の空間分解能が滑らかに連続するように、加重加算に用いられる重み係数を設定することを特徴とする請求項2に記載のX線CT装置。
【請求項４】
前記再構成演算部は、所望の位置で所定の空間分解能が得られるように、加重加算に用いられる重み係数が変化する範囲を設定することを特徴とする請求項2に記載のX線CT装置。
【請求項５】
関心領域を設定する関心領域設定部を更に備え、
前記再構成演算部は、前記関心領域設定部により設定された関心領域において前記焦点シフト投影データの実データを用いることを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項６】
前記仮想ビュー生成部は、異なるビュー数のアップサンプリング投影データを生成し、前記再構成演算部は、画像面内における画像中心からの距離に応じてビュー数が異なるアップサンプリング投影データを用いた画像を生成することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項７】
前記仮想ビュー生成部は、
前記焦点位置を前記X線検出器のチャンネル方向の正方向に移動して得られた第1の焦点シフト投影データと負方向に移動して得られた第2の焦点シフト投影データとをビュー方向に交互に組み合わせた焦点シフト投影データを生成し、当該焦点シフト投影データをビュー方向にアップサンプリングすることによりアップサンプリング投影データを生成することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項８】
前記仮想ビュー生成部は、
前記焦点位置を前記X線検出器のチャンネル方向の正方向に移動して得られた第1の焦点シフト投影データと負方向に移動して得られた第2の焦点シフト投影データとをそれぞれビュー方向にアップサンプリングし、アップサンプリングした第1及び第2の焦点シフト投影データをビュー方向に交互に組み合わせることによりアップサンプリング投影データを生成することを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項９】
前記仮想ビュー生成部は、
アップサンプリングされた第1及び第2の焦点シフト投影データをビュー方向に交互に組み合わせた投影データに、更に欠損データ処理を施したアップサンプリング投影データを生成することを特徴とする請求項8に記載のX線CT装置。
【請求項１０】
前記仮想ビュー生成部は、
アップサンプリングされた第1及び第2の焦点シフト投影データをビュー方向に交互に組み合わせた投影データを、更にビュー方向にアップサンプリングしたアップサンプリング投影データを生成することを特徴とする請求項8に記載のX線CT装置。
【請求項１１】
X線管装置におけるX線焦点位置を複数箇所にシフトさせて照射した各X線による投影データである焦点シフト投影データを取得するステップと、
前記焦点シフト投影データのビュー方向に仮想ビューを生成し、前記仮想ビューを用いてアップサンプリング投影データを生成するステップと、
画像面内における所定の境界より画像中心に近い中心領域で前記焦点シフト投影データの実データを用い、前記境界より外側の周辺領域で前記アップサンプリング投影データを用いて画像を再構成するステップと、
を含むことを特徴とする画像再構成方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前述した目的を達成するために本発明は、複数の焦点位置から被検体にX線を照射するX線管装置と、前記X線管装置に対向配置され、前記被検体を透過したX線である透過X線を検出するX線検出器と、前記X線管装置及び前記X線検出器を搭載し、前記被検体の周囲を回転する回転盤と、前記X線管装置における前記焦点位置を任意の位置にシフトさせる焦点シフトX線制御部と、前記焦点シフトX線制御部により前記焦点位置が複数箇所にシフトされて照射された各X線による前記透過X線を組み合わせて焦点シフト投影データを生成する焦点シフト投影データ生成部と、前記焦点シフト投影データのビュー方向に仮想ビューを生成し、前記仮想ビューを用いてアップサンプリング投影データを生成する仮想ビュー生成部と、画像面内における所定の境界より画像中心に近い中心領域で前記焦点シフト投影データの実データを用い、前記境界より外側の周辺領域で前記アップサンプリング投影データを用いて画像を再構成する再構成演算部と、を備えることを特徴とするX線CT装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、X線管装置におけるX線焦点位置を複数箇所にシフトさせて照射した各X線による投影データである焦点シフト投影データを取得するステップと、前記焦点シフト投影データのビュー方向に仮想ビューを生成し、前記仮想ビューを用いてアップサンプリング投影データを生成するステップと、画像面内における所定の境界より画像中心に近い中心領域で前記焦点シフト投影データの実データを用い、前記境界より外側の周辺領域で前記アップサンプリング投影データを用いて画像を再構成するステップと、を含むことを特徴とする画像再構成方法である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
X線管装置101は、焦点シフトX線制御装置110に制御されて所定の強度のX線を連続的または断続的に照射する。焦点シフトX線制御装置110は、操作卓120のシステム制御装置124により決定されたX線管電圧及びX線管電流に従って、X線管装置101に印加または供給するX線管電圧及びX線管電流を制御する。焦点シフトX線制御装置110は、X線照射の焦点を例えば回転盤102の回転に伴ってビュー毎に上述の第1及び第2の焦点位置に交互に移動させるよう制御する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
再構成演算部127は、ステップS602の処理により作成した画像を出力する(ステップS603)。出力先は、例えば記憶装置123や表示装置125等である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
図17は、アップサンプリング投影データによる再構成画像に掛ける重み係数を示すグラフである。図17に示すように、中心Oからの距離Pに応じて重み係数W(P)が変化する。中心領域604aで「0」、境界領域Qで滑らかに上昇する曲線、周辺領域603aで「1」となっている。なお、FFS実投影データによる再構成画像に掛ける重み係数も中心Oからの距離に応じて変化するが、図17に示す重み係数W(P)とは逆に、中心領域604aで「1」、境界領域Qで滑らかに下降する曲線、周辺領域603aで「0」となる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３６】
また、図23及び図24に示す例では領域数を3つとしたが、3つに限定されるものではなく、図25に示す画像1001bのように、n個の領域に拡張することも可能である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2015012331.tif 000034
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2015012331.tif 000035
【国際調査報告】
2015012331.tif 000036
2015012331.tif 000037
2015012331.tif 000038
2015012331.tif 000039