(57)【要約】  撮影対象部位の動きの影響を低減させた画像を作成することが可能なX線CT装置及び画像再構成方法を提供するために、X線CT装置1の画像処理装置403は、撮影対象部位の動き方向に基づき、再構成に使用する投影データの範囲である再構成データ範囲を算出する。算出した再構成データ範囲の投影データを使用して画像を再構成する。再構成データ範囲は、撮影対象部位の動き方向と略一致する投影方向を含む少なくとも180度以上の投影範囲の投影データとする。撮影対象部位の動き方向の影響が最小となるような範囲の投影データを用いて画像を再構成するため、動きアーチファクトの少ない画像を得ることができる。
2014129428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の周囲からX線を照射するX線源と、
前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
検出した透過X線情報から投影データを作成し、投影データに基づいて被検体の断層像を再構成する画像処理装置と、
前記断層像を表示する表示装置と、
を備え、
前記画像処理装置は、
撮影対象部位の動き方向を取得する動き方向取得部と、
前記動き方向に基づき、再構成に使用する投影データの範囲である再構成データ範囲を算出する再構成データ範囲算出部と、
算出した再構成データ範囲の投影データを使用して画像を再構成する画像再構成部と、  を備えることを特徴とするX線CT装置。
【請求項２】
前記再構成データ範囲算出部は、前記撮影対象部位の動き方向と略一致する投影方向を含む少なくとも180度以上の投影範囲の投影データを前記再構成データ範囲と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】
前記再構成データ範囲算出部は、前記撮影対象部位の動き方向と同一の投影方向を含む少なくとも180度以上の投影範囲の投影データのうち、前記撮影対象部位とX線源との距離が近い方の投影範囲の投影データを前記再構成データ範囲と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】
前記動き方向が入力される入力部を更に備え、
前記動き方向取得部は、前記入力部に入力された動き方向を取得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５】
前記入力部には前記動き方向を示すラインの角度が入力され、
前記動き方向取得部は前記ラインの角度を動き方向として取得することを特徴とする請求項4に記載のX線CT装置。
【請求項６】
前記入力部には動きの中心点の位置がさらに入力されることを特徴とする請求項5に記載のX線CT装置。
【請求項７】
前記撮影対象部位及び被検体の体位に応じた動き方向を記憶する記憶部を更に備え、
前記動き方向取得部は、撮影条件として設定される前記撮影対象部位及び被検体の体位に応じた動き方向を前記記憶部から取得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】
前記撮影対象部位の動き情報を検出する動き検出部を更に備え、
前記動き方向取得部は、前記動き検出部により検出された動き情報から前記撮影対象部位の動き方向を取得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】
前記動き検出部は、対向する各投影データに基づいて前記撮影対象部位の動き情報を算出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】
前記動き検出部は、対向する範囲の投影データを使用してそれぞれ再構成した対向画像に基づいて、前記撮影対象部位の動き情報を算出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】
動き検出対象エリアを指定する検出対象エリア指定部を更に備え、
前記動き検出部は、前記動き検出対象エリア内について前記動き情報の検出を行うことを特徴とする請求項8に記載のX線CT装置。
【請求項１２】
前記撮影対象部位の動き量を算出する動き量算出部を更に備え、
前記再構成データ範囲算出部は、前記動き量算出部により算出された動き量と前記動き方向に基づいて前記再構成データ範囲を算出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１３】
前記再構成データ範囲算出部は、作成する画像位置毎に前記再構成データ範囲を算出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１４】
前記再構成データ範囲算出部により算出された再構成データ範囲に相当するX線照射角度で前記X線源がX線を照射するよう制御するX線制御部を更に備え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１５】
前記撮影対象部位の動き量を算出する動き量算出部と、
前記動き量算出部により算出された動き量と前記動き方向に基づいて、前記再構成データ範囲算出部により算出された前記再構成データ範囲に相当するX線照射角度で前記X線源がX線を照射するよう制御するX線制御部を更に備え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１６】
被検体の内部を撮影した投影データを作成する投影データ作成ステップと、
撮影対象部位の動き方向を取得する動き方向取得ステップと、
前記動き方向に基づき、再構成に使用する投影データの範囲である再構成データ範囲を算出する再構成データ範囲算出ステップと、
前記算出された再構成データ範囲の投影データを使用して画像を再構成する画像再構成ステップと、
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、動きのある部位の画像再構成に好適なX線CT装置及び画像再構成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線CT(Computed Tomography)装置によって身体の動きのある部位を撮影する場合、得られた画像には動きに起因するアーチファクトが発生する。一般にX線CT装置では、被検体を周方向の複数の投影角度から撮影し、少なくとも180度分の投影データを使用して断層像を再構成する。そのため、上述のアーチファクトは、最低180度分の動きアーチファクトを含んだものとなる。【０００３】
このような動きアーチファクトを低減するために、従来より、心電計や呼吸センサ等の生体センサを用いて撮影対象部位の動き量や動き速度を計測し、動き量が最小となる位相を求め、求めた位相の投影データを選択して画像を再構成する方法が提案されている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許4487095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、上述のように撮影対象部位の動き量や動き速度に基づいて画像を再構成しても、動きの方向が考慮されていないと、かえってアーチファクトが強くなることがある。例えば、周期的に運動している心臓等の撮影では、被検体左右方向の対向する位置で撮影した投影データには動きの影響が出にくいが、被検体前後方向の対向する位置で撮影した投影データには動きの影響が出やすいという特徴がある。【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、撮影対象部位の動きの影響を低減させた画像を作成することが可能なX線CT装置及び画像再構成方法を提供することを目的とする。
【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、被検体の周囲からX線を照射するX線源と、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、検出した透過X線情報から投影データを作成し、投影データに基づいて被検体の断層像を再構成する画像処理装置と、前記断層像を表示する表示装置と、を備え、前記画像処理装置は、撮影対象部位の動き方向を取得する動き方向取得部と、前記動き方向に基づき、再構成に使用する投影データの範囲である再構成データ範囲を算出する再構成データ範囲算出部と、算出した再構成データ範囲の投影データを使用して画像を再構成する画像再構成部と、を備えることを特徴とするX線CT装置である。【０００８】
また、第2の発明は、被検体の内部を撮影した投影データを作成する投影データ作成ステップと、撮影対象部位の動き方向を取得する動き方向取得ステップと、前記動き方向に基づき、再構成に使用する投影データの範囲である再構成データ範囲を算出する再構成データ範囲算出ステップと、前記算出された再構成データ範囲の投影データを使用して画像を再構成する画像再構成ステップと、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、撮影対象部位の動きの影響を低減させた画像を作成することが可能なX線CT装置及び画像再構成方法を提供することができる。
【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】第1の実施の形態における画像処理装置403の機能ブロック図
【図３】動き方向と投影方向との関係について説明する図(ノーマルスキャン)
【図４】動き方向を考慮した再構成データ範囲8を示す図
【図５】動き方向を考慮した再構成データ範囲に対応するX線管位置の軌跡の変形例
【図６】本発明に係る画像再構成処理の流れを説明するフローチャート(第1実施形態)
【図７】条件設定画面9の一例
【図８】動き方向手動設定画面9aの一例
【図９】連続ダイナミックスキャンにおける再構成データ範囲についてX線照射角度の観点から説明する図
【図１０】図9の軌跡A、Bに対応する各再構成データ範囲8A-1、8B-1、・・・について説明する図
【図１１】ボリュームスキャンにおける再構成データ範囲について説明する図
【図１２】第2の実施の形態の画像処理装置403の機能ブロック図
【図１３】動き方向データベース403dの一例
【図１４】本発明に係る画像再構成処理の流れを説明するフローチャート(第2実施形態)
【図１５】第3の実施の形態の画像処理装置403の機能ブロック図
【図１６】本発明に係る画像再構成処理の流れを説明するフローチャート(第3実施形態)
【図１７】動き方向自動設定画面9cの一例
【図１８】投影データに基づく動き方向の検出について説明する図
【図１９】画像に基づく動き方向の検出について説明する図
【図２０】第4の実施の形態の画像処理装置403の機能ブロック図
【図２１】動き量と動き方向を考慮した再構成データ範囲について説明する図
【図２２】動き方向手動設定画面9dの一例(第5実施形態)
【図２３】画像内に複数の動き方向を手動設定する例
【図２４】第6の実施の形態の画像処理装置403の機能ブロック図
【図２５】ハーフスキャンにおけるX線照射範囲について説明する図
【図２６】図25の場合に得られる投影データと再構成データ範囲8A-1、8A-2、・・・を示す図
【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。
まず、図1を参照して、本発明に係るX線CT装置1の構成について説明する。
【００１２】
X線CT装置1は、被検体6に対するX線照射を行うとともに被検体6を透過したX線を検出するスキャナガントリ2と、被検体6を載置する寝台テーブル3と、スキャナガントリ2の回転動作及びX線照射を制御する測定制御装置202と、被検体6の心電情報を取得する心電計7と、X線CT装置1の各部を制御するための操作卓4とを備える。操作卓4は、システム制御装置401、画像処理装置403、表示装置405、及び入力装置406を備える。
【００１３】
スキャナガントリ2には、X線管201及びコリメータ203と、X線検出器205とが、回転盤207の開口部を介して対向配置されている。回転盤207にはX線照射空間である開口部が設けられ、被検体6が載置される寝台テーブル3が搬入される。回転盤207は、回転駆動装置210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6の周囲を周回するよう駆動される。回転駆動装置210は測定制御装置202によって制御される。
【００１４】
X線管201はX線源であり、測定制御装置202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。測定制御装置202は、操作卓4のシステム制御装置401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201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。コリメータ203は、X線管201から放射されたX線を、例えばコーンビーム(円錐形または角錐形ビーム)等のX線として被検体6に照射させるものであり、コリメータ203の開口幅は測定制御装置202により制御される。被検体6を透過したX線はX線検出器205に入射する。
【００１５】
X線検出器205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り、被検体6を介してX線管201に対向するように配置される。X線検出器205はX線管201から放射されて被検体6を透過したX線を検出し、検出した透過X線データを図示しないデータ収集装置に出力する。データ収集装置は、X線検出器205の個々のX線検出素子により検出される透過X線データを収集し、ディジタルデータに変換し、投影データとして操作卓4の画像処理装置403に順次出力する。
【００１６】
測定制御装置202は、操作卓4のシステム制御装置401からの制御信号に従って、スキャナガントリ2内のX線管201、コリメータ203、回転盤207の回転を制御する。
【００１７】
寝台テーブル3は、操作卓4のシステム制御装置401から送出される制御信号に従って、寝台テーブル3の高さを適切なものにし、また、体軸方向への前後動、体軸と垂直方向であって天板に平行な方向(左右方向)に移動する。前後動により、被検体6がスキャナガントリ2の開口部(X線照射空間)に搬入及び搬出される。
【００１８】
操作卓4のシステム制御装置401は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、ハードディスク等の記憶部等により構成されるコンピュータである。システム制御装置401は、スキャナガントリ2(測定制御装置202)、寝台テーブル3、及び心電計7を制御する。
【００１９】
システム制御装置401の記憶部は、画像処理装置403が生成する画像やX線CT装置1の機能を実現するためのプログラム等を記憶する。
【００２０】
画像処理装置403は、取得した投影データに対して、対数変換、感度補正等の前処理を行った後、断層像を再構成する。画像処理装置403の機能構成については後述する。
【００２１】
表示装置405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401に接続される。表示装置405は画像処理装置403から出力される再構成画像、並びにシステム制御装置401が取り扱う種々の情報を表示するものであり、操作者が表示内容を閲覧する。
【００２２】
入力装置406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401に出力する。操作者は、表示装置405及び入力装置406を使用して対話的にX線CT装置1を操作する。
【００２３】
心電計7は、被検体6に取り付けた電極を介して、心臓の心拍運動を反映した活動電位の時間変化を表す心電情報を計測する。心電計7により計測した心電情報は、システム制御装置401へ順次送出され、システム制御装置401により投影データに付加される。
［第1の実施の形態］
図2〜図11を参照して、第1の実施の形態のX線CT装置1について説明する。
まず、画像処理装置403の機能構成について説明する。
【００２４】
図2に示すように、画像処理装置403は動き方向取得部403a、再構成データ範囲算出部403b、画像再構成部403cを有する。
【００２５】
動き方向取得部403aは、撮影対象部位の動き方向を取得する。動き方向を取得する方法は、操作者の操作により動き方向を設定する「手動設定」でもよいし、画像処理装置403が投影データや画像に基づいて撮影対象部位の動きを解析し、動き方向を検出する「自動設定」でもよい。第1実施形態の説明では、動き方向を操作者が手動設定する場合について説明する。
【００２６】
ここで、「動き」とは、例えば心臓の拍動等のような、生体の周期的運動を意味する。
呼吸等による胸部の運動も本発明でいう「動き」に含まれる。更に、本発明の対象となる「動き」は、ある点を中心として特定の方向での動き量が大きいという特徴がある。具体的には、例えば心臓であれば、体幅方向(被検体の左右方向)の動き量が体厚方向(被検体前後方向)での動き量と比較して大きい。また、肺であれば、体厚方向(被検体前後方向)での動き量が体幅方向(被検体左右方向)での動き量と比較して大きい。そこで本発明では、ある点を中心として動き量が最も大きい方向を「動き方向」と呼ぶこととする。
【００２７】
図3は心臓を撮影対象部位としてX線CT装置1により撮影を行う例である。心臓の動きは中心点61を中心として被検体左右方向(図3の両方向矢印71)の方向の動きが最も大きい。
【００２８】
再構成データ範囲算出部403bは、動き方向取得部403aにより取得した動き方向に基づき、再構成に使用する投影データの範囲を算出する。この再構成に使用する投影データの範囲を再構成データ範囲8と呼ぶ。寝台テーブル3を静止した状態でX線照射し、1回転360度分の投影データを取得するノーマルスキャンでは、1スキャン(1スライス)で360度分の投影データが取得される。一方、画像を再構成するには180度分の投影データが使用される。本発明では、撮影対象部位の動き方向と略一致する投影方向(X線照射角度)を含む少なくとも180度以上の範囲の投影データを再構成データ範囲8とする。
【００２９】
「略一致」とは、完全に一致する場合と少しずれる場合とを含む。なお、ずれの程度は本発明の効果である動きアーチファクトの低減を得られる範囲であればよい。完全に一致する場合が最も大きな効果を得ることができ、ずれが大きくなるにしたがって効果が低減する。
【００３０】
例えば、図3の例では、撮影対象部位の中心点61を中心として被検体左右方向が動き方向71となっている。再構成データ範囲算出部403bは、この動き方向71と一致する投影方向51、52(X線照射角度)の間の少なくとも180度の範囲(軌跡Aの範囲)を再構成データ範囲8とする。換言すると、撮影FOVの中心を通り、動き方向71に対して垂直な直線を基準線とし、この基準線から周方向に対称にそれぞれ90度以上(計180度以上)の範囲を投影方向とする投影データの範囲を再構成データ範囲8とする。
【００３１】
なお、「動き方向と一致する」という意味は、動き方向71と投影方向との角度の一致を意味する。したがって、撮影対象部位が撮影FOVの中心からずれた位置にある場合にも適用できる。この場合、動き方向に平行な投影方向が「動き方向と一致する投影方向」となる。
【００３２】
上述したように動き方向71と一致する投影方向51、52を含む180度の範囲を再構成データ範囲8とすると、時間的に離れた位置である対向位置(図3の投影方向51、52)において、撮影対象部位の動き方向の影響が最小となる。すなわち、投影方向51の投影データと投影方向52の投影データは動きがないように計測される。このため、動きによるアーチファクトを抑えることが可能となる。
【００３３】
図3に示す再構成データ範囲8を投影データのサイノグラム80上に示すと、図4のようになる。図4は縦軸を投影方向(X線照射角度)、横軸をチャンネルとするサイノグラムである。図4の両方向矢印の範囲が再構成データ範囲8である。1スキャンに含まれる180度以上の投影データであって、動き方向71と一致する投影方向の間に撮影された投影データが再構成データ範囲8となる。
【００３４】
なお、一般的にX線CT装置では、X線はファンビーム状に照射され、X線検出器で検出される。本明細書及び図面で表す投影データは、照射されるX線がファンビーム状ではなく、平行ビームである場合の投影データや角度を示している。このため、照射されるX線がファンビーム状である場合を考慮した場合に、照射されるX線をファンビーム状から平行ビームに変換するために必要なデータを考慮することは当然である。
【００３５】
なお、最も好適な再構成データ範囲8は、図3に示すように撮影対象部位の動き方向と一致する投影方向(X線照射角度)51、52間の180度の範囲の投影データである。
ただし、図5に示す各種の変形例の場合にも動きアーチファクト低減の効果を得ることができる。
【００３６】
例えば、図5(a)に示す軌跡A1の範囲のように、再構成データ範囲の上下限となる投影方向が動き方向と完全に一致していなくてもよい。
【００３７】
また、図5(b)に示す軌跡A2の範囲のように、180度以上の投影データとしてもよい。この場合でも、動きによるアーチファクト低減の効果を得ることができる。
【００３８】
また、上述したが、図5(c)に示すように、動きの中心点は撮影FOVの中心と必ずしも一致している必要はない。この場合でも、動き方向と略一致する(略平行な)投影方向70を含む180度以上の範囲の投影データを再構成データ範囲(軌跡Aに対応する範囲)とする。なお、動きの中心点が撮影FOVの中心にない場合は、動きの中心点(撮影対象部位)とX線源との距離が近い方の投影範囲の投影データを再構成データ範囲とすることが望ましい。これは、X線管201の軌道と撮影対象部位とが近い位置にある方が、撮影対象部位の位置における180度分の投影データに相当する撮影時間が短いからである。
【００３９】
画像再構成部403cは、再構成データ範囲算出部403bにより算出した再構成データ範囲8の投影データを使用して画像を再構成する。例えば、逐次近似法等により画像再構成する。
【００４０】
次に、図6を参照して、X線CT装置1が実行する画像再構成処理について説明する。
本実施の形態のX線CT装置1は、図6のフローチャートに示す手順で画像再構成処理を実行する。すなわち、システム制御装置401のCPUは、記憶部から図6に示す画像再構成処理に関するプログラム及びデータを読み出し、このプログラム及びデータに基づいて処理を実行する。
【００４１】
まず、X線CT装置1は、操作者の操作に従って、撮影条件や再構成条件の設定を行う(ステップS101)。システム制御装置401は、例えば、図7に示す条件設定画面9を表示装置405に表示する。
【００４２】
条件設定画面9には、スキャノグラム像91及び断面モデル図92が表示される。なお、スキャノグラム像91とは、X線管201を固定したままX線を照射し、寝台テーブル3を移動させて体軸方向の画像を取得するスキャノグラム撮影と呼ばれる撮影処理によって取得されるものである。また、各種の撮影条件や再構成条件を設定するための条件設定エリア96、通常再構成選択ボタン97、動き方向考慮再構成ボタン98、撮影開始ボタン99、手動ボタン101、DBボタン102、Rawボタン103、Imgボタン104等が設けられる。なお、この条件設定画面9は一例であり、画面構成や配置するボタン等は図7の例に限定されない。
【００４３】
条件設定エリア96は、例えば、スキャンの種類、撮影範囲、撮影対象部位、体位、スキャン数、スキャン時間、撮影FOV、画像の厚さ、再構成フィルタ、再構成FOV、再構成方法等の撮影条件及び再構成条件を設定するための操作領域である。条件設定エリア96には各条件の入力画面へ遷移するための複数のボタンが配置される。システム制御装置401は、条件設定エリア96内のボタンが押下されると該当する条件に関する入力画面を表示して条件入力を受け付ける。撮影範囲はスキャノグラム像91上で設定するようにしてもよい。
【００４４】
通常再構成選択ボタン97は、動き方向を考慮しない通常の画像再構成処理を行う場合に選択されるボタンである。動き方向考慮再構成ボタン98は動き方向を考慮した画像再構成処理を行う場合に選択されるボタンである。
【００４５】
手動ボタン101、DBボタン102、Rawボタン103、及びImgボタン104は、動き方向考慮再構成ボタン98が選択されている場合に操作可能となるボタンである。手動ボタン101は、動き方向や動き中心を操作者が入力する場合に操作される。手動ボタン101が選択されると、システム制御装置401は、図8に示す動き方向手動設定画面9aを表示する。DBボタン102は、後述する動き方向データベース(図13参照；第2実施形態)を参照して動き方向を決定する場合に選択される。Rawボタン103は、投影データを解析することにより撮影対象部位の動き方向を自動検出する場合に操作される(第3実施形態)。Imgボタン104は、画像を解析することにより撮影対象部位の動き方向を自動検出する場合に操作される(第3実施形態)。
【００４６】
撮影開始ボタン99は、撮影条件や再構成処理等の設定が行われた後に選択可能となるボタンである。撮影開始ボタン99が操作されると、システム制御装置401は、設定された撮影条件等に基づいて撮影を開始する。
【００４７】
図7に示す条件設定画面9において、撮影条件及び再構成条件が設定され(ステップS101)、通常再構成ボタン97が押下され(ステップS102；No)、撮影開始ボタン99が押下されると、システム制御装置401は、通常の撮影処理を開始する(ステップS103)。撮影処理においてシステム制御装置401は、ステップS101で設定された撮影条件に従ってスキャナガントリ2の各部及び寝台テーブル3の各部を制御する。
例えば、図3に示すようなノーマルスキャンを行う場合、テーブル3を静止した状態でX線を照射し、1回転360度の投影データを取得する。テーブルを設定した量だけ移動、またはテーブルを移動せずに同じ位置で間欠的に1回転360度の投影データを取得する。
【００４８】
また、システム制御装置401は、撮影により取得した投影データを画像処理装置403へ送出する。画像処理装置403は、取得した投影データに基づいて被検体6の断層像を再構成する(ステップS104)。
【００４９】
一方、条件設定画面9において動き方向考慮再構成ボタン98が選択され、更に手動ボタン101が選択された場合は(ステップS102；Yes)、システム制御装置401は、図8に示す動き方向手動設定画面9aを表示装置405に表示する。操作者は、動き方向手動設定画面9aで動き方向や動きの中心点を設定する(ステップS105)。
【００５０】
図8に示すように、動き方向手動設定画面9aには、ステップS101で設定されている撮影範囲(撮影位置)に応じた画像107が表示される。画像107には、動き方向ライン93及び動き中心マーク94が表示される。画像107は、参照スキャン等により同じ被検体の測定済みの画像が記憶部に記憶されている場合は、測定済み画像を使用することが望ましい。測定済み画像が記憶されていない場合は、撮影対象部位のモデル図等としてもよい。また、動き方向を設定するための画像107を選択するためのシリーズ画像106や被検体全体画像105を表示してもよい。被検体全体画像105上の撮影位置ライン105aを移動したり、シリーズ画像106の所望のスライス位置の画像を選択したりすることで、動き方向手動設定画面9aに表示する動き方向設定用画像107を選択できる。
【００５１】
動き方向ライン93は操作者の操作により角度を変更できる。また、動き中心マーク94は操作者の操作により位置を変更できる。操作者はマウス等の入力装置406を使用して動き方向ライン93及び動き中心マーク94の角度や位置を変更する。終了ボタン95が押下されると、画像処理装置403は設定された動き方向ライン93の示す角度と動き中心マーク94により指定された位置を取得する。その後、動き方向手動設定画面9aを閉じ、条件設定画面9に戻る。
【００５２】
条件設定画面9の撮影開始ボタン99が押下されると、システム制御装置401は、まずステップS103と同様に撮影処理を行う(ステップS106)。すなわち、システム制御装置401は、ステップS101で設定された撮影条件に従ってスキャナガントリ2の各部及び寝台テーブル3の各部を制御する。システム制御装置401は、撮影により取得した投影データを画像処理装置403へ送出する。
【００５３】
画像処理装置403は投影データを取得すると、ステップS105で設定された動き方向を考慮して被検体の断層像を再構成する(ステップS107)。
【００５４】
ステップS107の画像作成処理では、画像処理装置403は、ステップS105で設定された動き方向と略一致する投影方向を含む少なくとも180度の投影範囲の投影データを再構成データ範囲8とする。なお、ノーマルスキャンでは、撮影開始時のX線管201の位置(開始点201a)は、再構成データ範囲8内に入らない位置とする。これは、もし再構成データ範囲8が開始点201aを跨いだ場合には、1回転だけ撮影を行うノーマルスキャンでは、時間的に不連続な投影データを使用して再構成を行うこととなってしまうからである。
【００５５】
画像処理装置403は、再構成データ範囲8の投影データを使用して再構成条件に従った画像再構成処理を行う。画像処理装置403は、作成した画像を表示装置403に表示するとともにシステム制御装置401の記憶部に記憶して、本画像再構成処理を終了する。
【００５６】
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、撮影対象部位の動き方向と略一致する投影方向を含む180度以上の範囲の投影データを用いて画像を再構成する。これにより、時間的に離れている投影データ間において、撮影対象物の動き方向の影響が最小となる投影データを使用して画像を再構成できる。よって、動きアーチファクトを低減した画像を作成することが可能である。
【００５７】
なお、上述の例では、ノーマルスキャンについて動き方向を考慮した画像再構成処理を適用する例を示したが、その他の種類のスキャンについても適用可能である。例えば、テーブルを静止した状態で同じ体軸方向位置を連続して撮影し、時間軸方向に連続した投影データから異なる画像を作成する連続ダイナミックスキャンや、マルチスライスCT装置を用いてテーブルを移動させながら連続的にX線を照射するらせんスキャン(ボリュームスキャン)等にも本発明を適用できる。
【００５８】
(連続ダイナミックスキャン)
図9は連続ダイナミックスキャンにおける再構成データ範囲について説明する図、図10は、図9の連続ダイナミックスキャンにおける再構成データ範囲を投影データ(サイノグラム)上に示す図である。
【００５９】
連続ダイナミックスキャンにおいても、上述したように撮影対象部位の動き方向と略一致する投影方向を含む180度以上の範囲の投影データを再構成データ範囲とすることで、動きアーチファクトを低減することが可能である。そして連続ダイナミックスキャンの場合では、再構成データ範囲がX線照射の開始点201aを跨いでも問題ない。
【００６０】
図9において軌跡A、Bは、それぞれ再構成データ範囲に対応したX線管201の軌跡である。「撮影対象部位の動き方向と略一致する投影方向を含む180度以上の範囲の投影データ」には、X線照射開始点201aを跨がない軌跡Aで得られる第1の再構成データ範囲8Aと、これを反転した軌跡Bで得られる第2の再構成データ範囲8Bの少なくとも2パターンの範囲がある。第2の再構成データ範囲8Bに対応する軌跡BはX線照射開始点201aを跨いでいる。
【００６１】
連続ダイナミックスキャンの場合では、図3(ノーマルスキャンの場合)と同様に第1の再構成データ範囲8Aを採用しても良いし、第2の再構成データ範囲8Bを採用してもよい。これは、連続ダイナミックスキャンでは、同じスライス位置を連続で複数回撮影するため、スキャン間の投影データの連続性が保たれるからである。特に、撮影対象部位の動態を検査する場合に効果的である。
【００６２】
(マルチスライスCT装置でらせんスキャン)
図11はマルチスライスCT装置を用い、らせんスキャンを行う場合における再構成データ範囲を投影データ(サイノグラム)上に示す図である。らせんスキャンでは、テーブルを移動させながら連続してX線照射する。
【００６３】
動き方向を考慮しないで再構成処理を行う場合、従来は、画像処理装置403は、図11(a)に示すように、作成する画像の位置と中心スライスとが一致する角度を中心にして少なくとも180度の投影データを収集して再構成する。中心角度より前では手前のスライスの投影データを使用し、中心角度より後ろでは奥のスライスの投影データを使用し、妥当な位置のデータを収集して再構成を行う。図11(a)の両方向矢印で示す投影データ81A〜81Iがそれぞれ1枚の断層像を再構成するために使用される投影データである。
【００６４】
一方、本発明では、図11(b)に示すように、上述の投影データ81A〜81Iのうち、撮影対象部位の動き方向と略一致する投影方向を含む180度以上の範囲の投影データを再構成に使用する。すなわち、再構成データ範囲は、図11(b)の実線両方向矢印でしめす範囲82A〜82Iである。
【００６５】
図11(b)において、再構成データ範囲82A〜82C、82D〜82F、82G〜82Iはそれぞれ同じ投影角度範囲で取得した投影データとなる。
【００６６】
また、撮影対象部位の動き方向と略一致する投影方向を含む180度以上の範囲の投影データは2方向あるが、X線管201の軌道と撮影対象部位が近い方の投影データを使用する方がより多くの効果を得ることができる。
【００６７】
［第2の実施の形態］
次に図12〜図14を参照して、第2の実施の形態を詳細に説明する。
図12は、第2の実施の形態の画像処理装置403の機能構成を示す図である。
【００６８】
図12に示すように、第2の実施の形態の画像処理装置403は、動き方向取得部403a、再構成データ範囲算出部403b、画像再構成部403c、動き方向データベース403dを有する。
【００６９】
すなわち、第2の実施の形態では、図2に示す第1の実施の形態の機能構成に加え、動き方向データベース403dを備える。動きデータベース403dは記憶部に予め保持される。
【００７０】
図13に示すように、動き方向データベース403dには撮影対象部位や体位に応じた動き方向の情報が記憶されている。例えば、撮影対象部位が心臓で体位が仰臥であれば、動き方向は左右方向であり、撮影対象部位が心臓で体位が横臥であれば、動き方向は上下方向である。撮影対象部位が胸部(肺)で体位が仰臥であれば、動き方向は上下方向であり、撮影対象部位が胸部(肺)で体位が横臥であれば、動き方向は左右方向である。
【００７１】
画像処理装置403の動き方向取得部403aは、動き方向データベース403dを参照して撮影対象部位や体位に応じた動き方向を取得する。そして、取得した動き情報に基づいて画像の再構成に使用する投影データの範囲(再構成データ範囲)を算出する。なお、撮影対象部位や体位は撮影条件として設定されている。
【００７２】
なお、以下の説明では図1及び図2に示す構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７３】
図14を参照して、第2の実施の形態のX線CT装置1が実行する画像再構成処理について説明する。
【００７４】
まず、X線CT装置1は、操作者の操作に従って、撮影条件や再構成条件の設定を行う(ステップS201)。撮影条件や再構成条件の設定は、図6のステップS101と同様に、図7に示す条件設定画面9にて行うものとする。
【００７５】
なお、ステップS202において動き方向を考慮しない場合の処理(ステップS202；No〜ステップS204)は第1の実施の形態のステップS102；No〜ステップS104と同様であるので説明を省略する。
【００７６】
条件設定画面9(図7)において、撮影条件及び再構成条件が設定され(ステップS201)、動き方向考慮再構成ボタン98が選択され、更にDBボタン102が選択された場合は(ステップS202；Yes)、システム制御装置401は、図13に示す動き方向データベース403dを読み込み、撮影対象部位及び体位に対応する動き方向を決定する(ステップS205)。システム制御装置401は、決定した動き方向を画像処理装置403に送る。
【００７７】
その後、条件設定画面9の撮影開始ボタン99が押下されると、システム制御装置401は、撮影処理を行う(ステップS206)。すなわち、システム制御装置401は、ステップS201で設定された撮影条件に従ってスキャナガントリ2の各部及び寝台テーブル3の各部を制御する。システム制御装置401は、撮影により取得した投影データを画像処理装置403へ送出する。
【００７８】
画像処理装置403は、投影データを取得すると、ステップS205で決定された動き方向を考慮して、被検体の断層像を再構成する(ステップS207)。画像処理装置403は、動き方向と略一致する投影方向を含む少なくとも180度以上の投影範囲の投影データを再構成データ範囲8として、画像を再構成する。画像処理装置403は、ステップS204、S207で再構成した画像を表示装置403に表示するとともに、システム制御装置401の記憶部に記憶して、本画像再構成処理を終了する。
【００７９】
第2の実施の形態の処理は、第1の実施形態で説明したノーマルスキャン、連続ダイナミックスキャン、ボリュームスキャンのいずれにも適用可能である。
【００８０】
以上説明したように、第2の実施の形態では、X線CT装置1は動き方向データベース403dを予め記憶しており、動き方向データベース403dから撮影対象部位や体位に応じた動き方向を取得できる。そのため、操作者が手動で動き方向を設定する必要がなく、より簡単な操作で動き方向を考慮した画像再構成を行うことが可能となる。
【００８１】
［第3の実施の形態］
次に図15〜図19を参照して、第3の実施の形態を詳細に説明する。
図15は、第3の実施の形態の画像処理装置403の機能構成を示す図である。
【００８２】
図15に示すように、第3の実施の形態の画像処理装置403は、動き方向取得部403a、動き検出部403e、再構成データ範囲算出部403b、及び画像再構成部403cを有する。
【００８３】
すなわち、第3の実施の形態では、図2に示す第1の実施の形態の機能構成に加え、動き検出部403eを有する。
【００８４】
動き検出部403eは、撮影対象部位の動き方向を検出する。動き方向の検出方法は、例えば、以下の2つの方法が考えられる。
(a)対向する投影方向における各投影データの差分に基づいて算出する方法
(b)再構成に使用する投影データ範囲をずらして再構成した同一部位の画像間の差分に基づいて算出する方法
動き方向の具体的な算出方法については後述する。
【００８５】
画像処理装置403の動き方向取得部403aは、動き検出部403eにより算出された動き方向を取得し、再構成データ範囲算出部403bに渡す。再構成データ範囲算出部403bは、取得した動き方向に基づいて画像の再構成に使用する投影データの範囲(再構成データ範囲)を算出する。
【００８６】
図16を参照して、第3の実施の形態のX線CT装置1が実行する画像再構成処理について説明する。
まず、X線CT装置1は、操作者の操作に従って、撮影条件や再構成条件の設定を行う(ステップS301)。撮影条件や再構成条件の設定は、図6のステップS101と同様に、条件設定画面9(図7)にて行うものとする。
【００８７】
なお、ステップS302において動き方向を考慮しない場合の処理(ステップS302；No〜ステップS304)は第1の実施の形態のステップS102；No〜ステップS104と同様であるので説明を省略する。
【００８８】
条件設定画面9において、撮影条件及び再構成条件が設定され(ステップS301)、動き方向考慮再構成ボタン98が選択され、更にRawボタン103またはImgボタン104が選択された場合は(ステップS302；Yes)、システム制御装置401は、図17に示す動き方向自動設定画面9cを表示装置405に表示する。操作者は、動き方向自動設定画面9cで動き情報を検出する対象エリアを設定する(ステップS305)。
【００８９】
図17に示すように、動き方向自動設定画面9cには、ステップS301で設定されている撮影範囲(撮影位置)に応じた画像107が表示される。画像107には対象エリア設定枠65が表示される。
【００９０】
対象エリア設定枠65は操作者の操作によって大きさや位置を変更できる。また、対象エリア設定枠65の形状は、図17に示すような楕円の形状に限定されるものでなく、矩形、円形、その他の任意の図形としてもよい。操作者はマウス等の入力装置406を使用して対象エリア設定枠65の位置や大きさを変更して、所望の部位を選択する。選択された部位が動き情報の解析対象として指定される。終了ボタン95が押下されると、画像処理装置403は設定された対象エリア65の位置や範囲を取得して、動き方向自動設定画面9cを閉じ、条件設定画面9に戻る。
【００９１】
次に、画像処理装置403は、設定されている動き検出アルゴリズム(動き検出方法)を確認し、設定されているアルゴリズムに従って処理を進める。条件設定画面9でRawボタン103が選択されている場合は、投影データ解析に基づく動き検出アルゴリズム(上述の(a)の動き検出方法)を実行する(ステップS306；投影データ)。一方、条件設定画面9でImgボタン104が選択されている場合は、画像解析に基づく動き検出アルゴリズム(上述の(b)の動き検出方法)を実行する(ステップS306；画像)。
【００９２】
いずれの場合も、まず撮影処理を行う(ステップS307、ステップS310)。撮影処理は、条件設定画面9の撮影開始ボタン99が押下されると開始される。撮影処理は第1の実施の形態のステップS103の撮影処理等と同様である。
【００９３】
条件設定画面9でRawボタン103が選択されている場合は、画像処理装置403は、投影データを取得すると、投影データに基づいて動き方向を求める(ステップS308)。投影データから動き方向を算出する方法として、例えば対向データを比較する方法がある。対向データとは図18に示すように、投影方向が180度反転した投影データである。画像処理装置403は対向データの差分をとり、差分の大きさに基づいて動き方向を求める。
【００９４】
図18(a)は、動き方向71と一致する方向の対向データにおけるX線管201の配置を示す図である。動き方向と一致する投影方向の対向データは、対向データ間で動きによる差分が小さくなる。一方、図18(b)に示すように、動き方向71と垂直な方向の投影データは、対向データ間で動きによる差分が大きくなる。
【００９５】
画像処理装置403は、様々な角度で対向データの差分を求め、差分が最も小さくなる対向データの角度を動き方向として算出する。
【００９６】
なお、対象エリアが設定されている場合は(図17参照)、対象エリアのみを演算対象として対向データの差分を求めるようにしてもよい。対象エリアのみの演算となるため、範囲が絞られ、高速に処理できるようになる。
【００９７】
画像処理装置403は、ステップS308で算出した動き方向と略一致する投影方向を含む少なくとも180度以上の投影範囲の投影データを再構成データ範囲8として、画像を再構成する(ステップS309)。
【００９８】
条件設定画面9でImgボタン104が選択されている場合は、画像処理装置403は、取得した投影データに基づいて複数の解析用画像を作成する(ステップS311)。
【００９９】
図19は、解析用画像について説明する図である。
図19(a)に示すように、投影データのうち再構成に使用する少なくとも180度分の範囲を少しずつずらして切り出す。図19(a)に示す範囲83Aの投影データを使用して再構成された画像が、図19(b)の解析用画像84Aである。範囲83Aから少しずらした範囲83Bの投影データを使用して再構成された画像が、図19(b)の解析用画像84Bである。同様に、使用する投影データ範囲を少しずつずらして解析用画像84C〜84Fも作成する。範囲83Dは、範囲83Aの対向データであり、範囲83Eは範囲83Bの対向データであり、範囲83Fは範囲83Cの対向データである。
【０１００】
画像処理装置403は、図19(b)に示すように、対向データにより再構成された解析用画像84A、84D間で差分をとる。同様に、解析用画像84B、84E間、解析用画像84C、84F間でそれぞれ差分をとる。そして、対向角度での差分が最も小さい解析用画像の投影方向が動き方向とする(ステップS312)。
【０１０１】
なお、対象エリアが設定されている場合は(図17参照)、対象エリアのみを差分演算の対象としてもよい。すなわち、画像処理装置403は、対象エリア内の画素についてのみ対向する画像の差分を求める。演算範囲が絞られるため、高速に処理できる。
【０１０２】
画像処理装置403は、ステップS312で算出した動き方向と略一致する投影方向を含む少なくとも180度以上の投影範囲の投影データを再構成データ範囲8として、画像を再構成する(ステップS313)。
【０１０３】
画像処理装置403は、ステップS304、S309、S313で再構成した画像を表示装置403に表示するとともに、システム制御装置401の記憶部に記憶して、本画像再構成処理を終了する。
【０１０４】
第3の実施の形態の処理は、第1の実施形態で説明したノーマルスキャン、連続ダイナミックスキャン、ボリュームスキャンのいずれにも適用可能である。
【０１０５】
以上説明したように、第3の実施の形態では、X線CT装置1は撮影により取得した投影データまたは再構成した画像に基づいて動き方向を検出できる。そのため、操作者が手動で動き方向を設定する必要がない。また、撮影時の被検体本人の投影データに基づいて撮影対象部位の動きを解析するため、正確に動き方向を取得できる。
【０１０６】
なお、上記の実施の形態では、撮影処理と同時に投影データから画像を作成する場合について説明したが、撮影処理で取得され、ハードディスク等の記憶装置に保存された投影データに対して再構成の条件を再度設定し、画像を作成するようにしてもよい。
【０１０７】
［第4の実施の形態］
次に図20〜図21を参照して、第4の実施の形態を詳細に説明する。
第4の実施の形態は、心臓撮影等で一般に行われる心電同期撮影を想定した実施形態である。心電同期撮影では、撮影中の被検体の心拍を心電図7等により計測する。また、撮影対象部位を複数スキャンオーバーラップさせながら、らせんスキャンを行う。そして動き量が最小となる特定の心位相区間(静止位相)で取得された投影データを組み合わせて180度分の投影データを算出し、画像を再構成する。
【０１０８】
第4の実施の形態では、このような心電同期撮影において、動き量のみならず、動き方向を合わせて考慮して再構成データ範囲を算出する。
【０１０９】
図20は、第4の実施の形態の画像処理装置403の機能構成を示す図である。
図20に示すように、第4の実施の形態の画像処理装置403は、動き方向取得部403a、動き量算出部403f、再構成データ範囲算出部403b、及び画像再構成部403cを有する。すなわち、第4の実施の形態では、図2に示す第1の実施の形態の機能構成に加え、動き量算出部403fを有する。
【０１１０】
動き量算出部403fは、撮影対象部位の動き量を算出する。動き量は、例えば、位相が同じで撮影位置の異なる断層像を比較することにより求めることができる。なお、動き量の算出方法はこれに限定されるものでなく、その他の方法で動き量を求めても良い。
【０１１１】
図21のグラフg1は、各投影方向(X線照射角度)での動き量の推移を表すグラフである。縦軸は投影方向(X線照射角度)、横軸は動き量の大きさである。従来の画像再構成処理では、画像処理装置403は、動き量が最も小さい投影データ位置aを中心として少なくとも180度の範囲8Cの投影データを用いて画像を再構成する。
【０１１２】
本発明では、画像処理装置403は、動き量と合わせて動き方向も考慮して、再構成データ範囲を算出する。
【０１１３】
第4の実施の形態において、再構成データ範囲算出部403bは、動き方向による影響を考慮した動き方向重みを生成する。そして、動き方向重みを動き量に乗算することにより再構成データ範囲を調整する。図21のグラフg2は各投影方向(X線照射角度)での動き方向重みの推移を表すグラフである。縦軸は投影方向(X線照射角度)、横軸は動き方向重みの大きさを示す。
【０１１４】
動き方向重みは、動き方向と一致する投影方向で「動き量×動き方向重み」の値が小さくなるように生成される。
【０１１５】
図21のグラフg3は各投影方向(X線照射角度)での動き量×動き方向重みの推移を表すグラフである。縦軸は投影方向(X線照射角度)、横軸は動き量に動き方向重みを乗じた値の大きさを示す。
【０１１６】
図21のグラフg3に示すように、動き量×動き方向重みの値が最小となる範囲8Dを再構成データ範囲とする。動き量×動き方向重みの値が最小となる範囲8Dは、動き量×動き方向重みの値が最小となる投影データ位置を中心とする180度の角度範囲としてもよいし、動き量×動き方向重みの値の総和が最小となる180度の角度範囲としてもよい。
【０１１７】
なお動き方向は、第1実施の形態で説明したように、操作者が手動で設定した動き方向としてもよい。また第2の実施形態で説明したように、動き方向データベース403dを参照して決定してもよい。或いは、第3の実施形態で説明したように、画像処理装置403が投影データ等に基づいて算出してもよい。
【０１１８】
再構成データ範囲算出部403bにより、動き量及び動き方向を考慮した再構成データ範囲8Dが算出されると、画像再構成部403cは、再構成データ範囲8Dの投影データを使用して画像を再構成する。
【０１１９】
以上説明したように、第4の実施の形態では、対象部位の動き量と動き方向とを考慮して再構成データ範囲を求める。そのため、動き量が少なく、かつ動き方向による影響の少ない投影データを使用して画像を再構成できるようになる。よって、動きアーチファクトを更に低減できる。
【０１２０】
［第5の実施の形態］
次に図22〜図23を参照して、第5の実施の形態を詳細に説明する。
第1〜第4の実施形態は、撮影範囲の全ての位置での動き方向が同一であるという前提で説明した。しかしながら、動き方向は撮影範囲全体で一律であるとは限らない。例えば、スライス位置によって異なる動き方向を示す場合がある。また、同一のスライス位置でも部位によって異なる動き方向を示す場合がある。
【０１２１】
そこで、第5の実施の形態では、複数の動き方向を設定する方法について説明する。
図22は、スライス方向に異なる範囲でそれぞれ動き方向を自動設定する場合の設定画面9dである。
【０１２２】
設定画面9dには、被検体全体画像105、シリーズ画像106、断層像107a、107bが表示される。そして、被検体全体画像105にはスライス方向範囲を設定するための範囲設定GUI105b、105cが表示される。範囲設定GUI105b、105cは複数表示することが可能となっている。図22の例では、2つの範囲設定GUI105b、105cが設けられているが、3つ以上としてもよい。以下の説明では、範囲設定GUI105bで設定されるスライス方向範囲を第1範囲と呼ぶ。また範囲設定GUI105cで設定されるスライス方向範囲を第2範囲と呼ぶ。範囲設定GUI105b、105cの矢印の長さや位置はマウス等の操作によって変更可能である。
【０１２３】
シリーズ画像の近傍に表示されるGUI106aは、範囲設定GUI105b、105cにより設定された各スライス方向範囲に対応する画像位置を示している。
【０１２４】
断層像107a、107bは指定された複数のスライス方向範囲における代表スライス位置での断層像である。表示画面が狭い場合は、図22に示すように各断層像107a、107bを一部重ねて表示して、マウス等によりいずれかの断層像が指示されると、その断層像を前面に表示して操作可能とするようにしてもよい。
【０１２５】
画像処理装置403は、前面に表示された断層像107aについて、動き方向の対象エリア65の設定を受け付ける。また、第3の実施形態と同様に、スライス方向範囲毎にそれぞれ動き方向を算出する。
【０１２６】
また、図23に示すように、1つの画像内に複数の動き方向を設定しても良い。図23は、1枚の断層像107dを分割線60によって2つの領域に分割している。分割線で分割された一方の領域を第1領域60a、他方の領域を第2領域60bと呼ぶ。なお、分割数は2つに限定されず3つ以上としてもよい。
【０１２７】
動き方向を手動設定する場合は、図23に示すように、各領域にそれぞれ動き中心マーク93a、93b及び動き方向ライン94a、94bを表示する。操作者は、動き中心マーク93a、93bの位置を変更したり、動き方向ライン94a、94bの角度を変更したりする。これにより各領域にそれぞれ動き中心点と動き方向を設定できる。
【０１２８】
また、各分割領域60a、60bにおいて、動き方向を自動設定することも可能である。この場合、第3実施形態に示すように画像処理装置403は動き検出部403eを有する。動き検出部403eは、投影データまたは画像に基づいて各分割領域の動き方向を算出する。画像処理装置403は、動き検出部403eにより算出された各分割領域の動き方向に基づいて、画像の再構成に使用する投影データの範囲(再構成データ範囲)を算出する。再構成データ範囲は、第1〜第3の実施形態と同様に、動き方向と略一致する投影方向を含む少なくとも180度以上の投影範囲とする。画像処理装置403は、各分割領域の再構成データ範囲の投影データを使用して画像を再構成する。画像分割領域の境界の画素については、スムーズにつながるように補間演算を行い、1枚の画像を作成する。
【０１２９】
以上説明したように、第5の実施の形態のX線CT装置1では、撮影範囲内に複数の動き方向を設定し、各動き方向に応じて再構成データ範囲を設定可能である。これにより、例えばスライス位置によって異なる動き方向を示す場合や、同一のスライス位置で異なる部位にそれぞれ異なる動き方向を示す場合であっても、動きの影響が最小となるような再構成データ範囲のデータを使用して画像を作成可能となる。これにより、動きアーチファクトを低減できる。
【０１３０】
［第6の実施の形態］
次に図24〜図26を参照して、第6の実施の形態を詳細に説明する。
第6の実施の形態は、ハーフスキャンを想定した実施形態である。ハーフスキャンとは、半回転分(180度範囲)の投影方向のみX線を照射して投影データを取得し、他の半回転分の投影方向ではX線照射を停止して投影データを取得しない撮影方法である。
【０１３１】
図24は、第6の実施の形態の画像処理装置403の機能構成を示す図である。
図24に示すように、第6の実施の形態の画像処理装置403は、動き方向取得部403a、再構成データ範囲算出部403b、X線制御部403g、及び画像再構成部403cを有する。
【０１３２】
すなわち、第6の実施の形態では、図2に示す第1の実施形態の機能構成に加え、X線制御部403gを有する。
【０１３３】
X線制御部403gは、再構成データ範囲算出部403bにより算出された再構成データ範囲に相当するX線照射角度でX線管201がX線を照射するよう制御する。なお、X線制御部403gは、X線照射範囲の制御のみならず、X線管電流やX線管電圧等を制御する。X線管電流やX線管電圧は撮影条件や再構成条件に基づいて決定される。
【０１３４】
図25に、動き方向71と再構成データ範囲(軌跡A)に対応するX線照射開始点55及びX線照射終点56との関係を示す。
【０１３５】
画像処理装置403は撮影対象部位の動き方向を取得すると、動き方向に応じて再構成データ範囲8を算出する。再構成データ範囲8は、動き方向と略一致する投影方向(X線照射角度)を含む少なくとも180度以上の範囲である。動き方向は、第1〜第3実施形態のいずれかの方法と同様に、操作者が手動で設定してもよいし、動き方向データベース403dを参照して決定してもよいし、或いは動き検出部403eにより対向する投影データや画像の差分に基づいて決定してもよい。
【０１３６】
画像処理装置403は、算出した再構成データ範囲8をX線制御部403eに渡す。X線制御部403eは、図25に示すように再構成データ範囲8に対応する軌跡Aの端点がX線照射開始点55及びX線照射終点56となるようにX線の照射タイミングを制御する。
【０１３７】
画像処理装置403は、所定のスライス位置で寝台テーブル3を静止した状態でX線照射開始点55からX線照射終点56までの180度範囲で投影データを取得する。次に寝台テーブル3を設定した量だけ移動し、X線照射開始点55からX線照射終点56までの180度範囲で投影データを取得する。またはテーブル3を移動しないで同じ位置で間欠的に、X線照射開始点55からX線照射終点56までの180度範囲で投影データを取得する。この動作を繰り返すことにより、図26に示すような投影データを取得する。
【０１３８】
図26は、再構成データ範囲8に相当する範囲をX線照射領域とした場合に得られる投影データである。
図26に示すように、各スライス位置でそれぞれ1回転目のスキャンSC-1、2回転目のSC-2、3回転目のSC-3、・・・の投影データを得る。投影データは、各スキャンSC-1、SC-2、SC-3でそれぞれ軌跡Aの範囲でX線が照射される。すなわち、再構成データ範囲8A-1、8A-2、8A-3に対応する範囲で投影データが計測され、その他の範囲ではデータのない状態となっている。
【０１３９】
画像処理装置403は、再構成データ範囲8Aのデータを使用して画像を再構成する。
【０１４０】
以上説明したように、第6の実施の形態のX線CT装置1は、動き方向に基づいて決定された再構成データ範囲8に伴ってX線照射範囲を制御する。したがって、動きによる影響が少ない最適なX線照射角度でハーフスキャンを行うことが可能となる。したがって、動きアーチファクトを低減しつつ、被曝量も低減することが可能となる。
【０１４１】
なお、第6の実施の形態で説明したX線照射制御を、例えば、心臓の撮影等で行われるプロスペクティブECGスキャンに適用してもよい。プロスペクティブECGスキャンとは、心臓等の動きのある撮影対象部位の撮影において、心電計で計測される心電情報に基づいてX線照射量を制御する撮影方法である。例えば、撮影対象部位の動き量が最小となる位相(静止位相)でX線照射量を大きくし、その他の位相では画像の再構成に必要な最小限のX線照射量とする。
【０１４２】
例えば第4の実施の形態では、図21のグラフg3に示すように各投影角度(位相)での動き量を求め、更に動き方向を考慮して再構成データ範囲8Dを決定する。このように決定された再構成データ範囲8Dに対応する投影角度でX線を照射し、その他の投影角度でX線照射を停止するよう制御する。
【０１４３】
これにより、プロスペクティブECGスキャンにおいても本発明を適用することができる。したがって、被曝量を低減しつつ、動きアーチファクトを低減することが可能となる。
【０１４４】
以上説明したように、本発明のX線CT装置1は、撮影対象部位の動き方向に基づいて画像再構成に使用する投影データの範囲(再構成データ範囲)を決定し、再構成データ範囲のデータを用いて画像を作成する。これにより、周期的な動きを含む撮影対象部位の撮影において、動きの影響の少ない画像を作成することができる。
【０１４５】
なお、上述の実施形態で説明した各種操作画面や操作方法等は一例であり、その他の操作画面や操作方法等としてもよい。その他、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】
【０１４６】
1  X線CT装置、2  スキャナガントリ、201  X線管、202  測定制御装置、205  X線検出器、210  回転盤駆動装置、3  寝台テーブル、4  操作卓、401  システム制御装置、403  画像処理装置、403a  動き方向取得部、403b  再構成データ範囲算出部、403c  画像再構成部、403d  動き方向データベース、403e  動き検出部、403f  動き量算出部、405  表示装置、406  入力装置、6  被検体、7  心電計、8、8A〜8D  再構成データ範囲、A、B  X線管201の軌跡、51、52  投影方向、55  X線照射開始点、56  X線照射終点、61  中心点、71  動き方向、9  条件設定画面、9a  動き方向手動設定画面、9c、9d  動き方向自動設定画面、84A〜84F  解析用画像、g1  各投影角度における撮影対象部位の動き量を示すグラフ、g2  動き方向重みを示すグラフ、g3  動き量×動き方向重みの値を示すグラフ
【図１】
2014129428.tif 000003
【図２】
2014129428.tif 000004
【図３】
2014129428.tif 000005
【図４】
2014129428.tif 000006
【図５】
2014129428.tif 000007
【図６】
2014129428.tif 000008
【図７】
2014129428.tif 000009
【図８】
2014129428.tif 000010
【図９】
2014129428.tif 000011
【図１０】
2014129428.tif 000012
【図１１】
2014129428.tif 000013
【図１２】
2014129428.tif 000014
【図１３】
2014129428.tif 000015
【図１４】
2014129428.tif 000016
【図１５】
2014129428.tif 000017
【図１６】
2014129428.tif 000018
【図１７】
2014129428.tif 000019
【図１８】
2014129428.tif 000020
【図１９】
2014129428.tif 000021
【図２０】
2014129428.tif 000022
【図２１】
2014129428.tif 000023
【図２２】
2014129428.tif 000024
【図２３】
2014129428.tif 000025
【図２４】
2014129428.tif 000026
【図２５】
2014129428.tif 000027
【図２６】
2014129428.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月14日(2015.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【図１】X線CT装置1の全体構成図
【図２】第1の実施の形態における画像処理装置403の機能ブロック図
【図３】動き方向と投影方向との関係について説明する図(ノーマルスキャン)
【図４】動き方向を考慮した再構成データ範囲8を示す図
【図５】動き方向を考慮した再構成データ範囲に対応するX線管位置の軌跡の変形例
【図６】本発明に係る画像再構成処理の流れを説明するフローチャート(第1実施形態)
【図７】条件設定画面9の一例
【図８】動き方向手動設定画面9aの一例
【図９】連続ダイナミックスキャンにおける再構成データ範囲についてX線照射角度の観点から説明する図
【図１０】図9の軌跡A、Bに対応する各再構成データ範囲8A-1、8B-1、・・・について説明する図
【図１１】ボリュームスキャンにおける再構成データ範囲について説明する図
【図１２】第2の実施の形態の画像処理装置403の機能ブロック図
【図１３】動き方向データベース403dの一例
【図１４】本発明に係る画像再構成処理の流れを説明するフローチャート(第2実施形態)
【図１５】第3の実施の形態の画像処理装置403の機能ブロック図
【図１６】本発明に係る画像再構成処理の流れを説明するフローチャート(第3実施形態)
【図１７】動き方向自動設定画面9cの一例
【図１８】投影データに基づく動き方向の検出について説明する図
【図１９】画像に基づく動き方向の検出について説明する図
【図２０】第4の実施の形態の画像処理装置403の機能ブロック図
【図２１】動き量と動き方向を考慮した再構成データ範囲について説明する図
【図２２】動き方向自動設定画面9dの一例(第5実施形態)
【図２３】画像内に複数の動き方向を手動設定する例
【図２４】第6の実施の形態の画像処理装置403の機能ブロック図
【図２５】ハーフスキャンにおけるX線照射範囲について説明する図
【図２６】図25の場合に得られる投影データと再構成データ範囲8A-1、8A-2、・・・を示す図
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
例えば、図3の例では、撮影対象部位の中心点61を中心として被検体左右方向が動き方向71となっている。再構成データ範囲算出部403bは、この動き方向71と一致する第1投影方向(X線照射角度)51、第2投影方向(X線照射角度)52の間の少なくとも180度の範囲(軌跡Aの範囲)を再構成データ範囲8とする。換言すると、撮影FOVの中心を通り、動き方向71に対して垂直な直線を基準線とし、この基準線から周方向に対称にそれぞれ90度以上(計180度以上)の範囲を投影方向とする投影データの範囲を再構成データ範囲8とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
上述したように動き方向71と一致する第1投影方向51、第2投影方向52を含む180度の範囲を再構成データ範囲8とすると、時間的に離れた位置である対向位置(図3の第1投影方向51、第2投影方向52)において、撮影対象部位の動き方向の影響が最小となる。すなわち、第1投影方向51の投影データと第2投影方向52の投影データは動きがないように計測される。このため、動きによるアーチファクトを抑えることが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
なお、最も好適な再構成データ範囲8は、図3に示すように撮影対象部位の動き方向と一致する第1投影方向(X線照射角度)51、第2投影方向(X線照射角度)52間の180度の範囲の投影データである。
ただし、図5に示す各種の変形例の場合にも動きアーチファクト低減の効果を得ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
条件設定画面9には、スキャノグラム像91及び断面モデル図92が表示される。なお、スキャノグラム像91とは、X線管201を固定したままX線を照射し、寝台テーブル3を移動させて体軸方向の画像を取得するスキャノグラム撮影と呼ばれる撮影処理によって取得されるものである。また、各種の撮影条件や再構成条件を設定するための条件設定エリア96、通常再構成ボタン97、動き方向考慮再構成ボタン98、撮影開始ボタン99、手動ボタン101、DBボタン102、Rawボタン103、Imgボタン104等が設けられる。なお、この条件設定画面9は一例であり、画面構成や配置するボタン等は図7の例に限定されない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
通常再構成ボタン97は、動き方向を考慮しない通常の画像再構成処理を行う場合に選択されるボタンである。動き方向考慮再構成ボタン98は動き方向を考慮した画像再構成処理を行う場合に選択されるボタンである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
図7に示す条件設定画面9において、撮影条件及び再構成条件が設定され(ステップS101)、通常再構成ボタン97が押下され(ステップS102；No)、撮影開始ボタン99が押下されると、システム制御装置401は、通常の撮影処理を開始する(ステップS103)。撮影処理においてシステム制御装置401は、ステップS101で設定された撮影条件に従ってスキャナガントリ2の各部及び寝台テーブル3の各部を制御する。
例えば、図3に示すようなノーマルスキャンを行う場合、寝台テーブル3を静止した状態でX線を照射し、1回転360度の投影データを取得する。寝台テーブル3を設定した量だけ移動、または寝台テーブル3を移動せずに同じ位置で間欠的に1回転360度の投影データを取得する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
図8に示すように、動き方向手動設定画面9aには、ステップS101で設定されている撮影範囲(撮影位置)に応じた画像107が表示される。画像107には、動き方向ライン93及び動き中心マーク94が表示される。画像107は、参照スキャン等により同じ被検体の測定済みの画像が記憶部に記憶されている場合は、測定済み画像を使用することが望ましい。測定済み画像が記憶されていない場合は、撮影対象部位のモデル図等としてもよい。また、動き方向を設定するための画像107を選択するためのシリーズ画像106や被検体全体画像105を表示してもよい。被検体全体画像105上の撮影位置ライン105aを移動したり、シリーズ画像106の所望のスライス位置の画像を選択したりすることで、動き方向手動設定画面9aに表示する動き方向設定用の画像107を選択できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
画像処理装置403は、再構成データ範囲8の投影データを使用して再構成条件に従った画像再構成処理を行う。画像処理装置403は、作成した画像を表示装置405に表示するとともにシステム制御装置401の記憶部に記憶して、本画像再構成処理を終了する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
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、撮影対象部位の動き方向と略一致する投影方向を含む180度以上の範囲の投影データを用いて画像を再構成する。これにより、時間的に離れている投影データ間において、撮影対象部位の動き方向の影響が最小となる投影データを使用して画像を再構成できる。よって、動きアーチファクトを低減した画像を作成することが可能である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
なお、上述の例では、ノーマルスキャンについて動き方向を考慮した画像再構成処理を適用する例を示したが、その他の種類のスキャンについても適用可能である。例えば、寝台テーブル3を静止した状態で同じ体軸方向位置を連続して撮影し、時間軸方向に連続した投影データから異なる画像を作成する連続ダイナミックスキャンや、マルチスライスCT装置を用いて寝台テーブル3を移動させながら連続的にX線を照射するらせんスキャン(ボリュームスキャン)等にも本発明を適用できる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
図9において軌跡A、Bは、それぞれ再構成データ範囲に対応したX線管201の軌跡である。「撮影対象部位の動き方向と略一致する投影方向を含む180度以上の範囲の投影データ」には、開始点201aを跨がない軌跡Aで得られる第1の再構成データ範囲8Aと、これを反転した軌跡Bで得られる第2の再構成データ範囲8Bの少なくとも2パターンの範囲がある。第2の再構成データ範囲8Bに対応する軌跡Bは開始点201aを跨いでいる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
(マルチスライスCT装置でらせんスキャン)
図11はマルチスライスCT装置を用い、らせんスキャンを行う場合における再構成データ範囲を投影データ(サイノグラム)上に示す図である。らせんスキャンでは、寝台テーブル3を移動させながら連続してX線照射する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
すなわち、第2の実施の形態では、図2に示す第1の実施の形態の機能構成に加え、動き方向データベース403dを備える。動き方向データベース403dは記憶部に予め保持される。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
画像処理装置403は、投影データを取得すると、ステップS205で決定された動き方向を考慮して、被検体の断層像を再構成する(ステップS207)。画像処理装置403は、動き方向と略一致する投影方向を含む少なくとも180度以上の投影範囲の投影データを再構成データ範囲8として、画像を再構成する。画像処理装置403は、ステップS204、S207で再構成した画像を表示装置405に表示するとともに、システム制御装置401の記憶部に記憶して、本画像再構成処理を終了する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
画像処理装置403は、ステップS304、S309、S313で再構成した画像を表示装置405に表示するとともに、システム制御装置401の記憶部に記憶して、本画像再構成処理を終了する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
［第4の実施の形態］
次に図20〜図21を参照して、第4の実施の形態を詳細に説明する。
第4の実施の形態は、心臓撮影等で一般に行われる心電同期撮影を想定した実施形態である。心電同期撮影では、撮影中の被検体の心拍を心電計7等により計測する。また、撮影対象部位を複数スキャンオーバーラップさせながら、らせんスキャンを行う。そして動き量が最小となる特定の心位相区間(静止位相)で取得された投影データを組み合わせて180度分の投影データを算出し、画像を再構成する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
そこで、第5の実施の形態では、複数の動き方向を設定する方法について説明する。
図22は、スライス方向に異なる範囲でそれぞれ動き方向を自動設定する場合の動き方向自動設定画面9dである。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
動き方向自動設定画面9dには、被検体全体画像105、シリーズ画像106、断層像107a、107bが表示される。そして、被検体全体画像105にはスライス方向範囲を設定するための範囲設定GUI105b、105cが表示される。範囲設定GUI105b、105cは複数表示することが可能となっている。図22の例では、2つの範囲設定GUI105b、105cが設けられているが、3つ以上としてもよい。以下の説明では、範囲設定GUI105bで設定されるスライス方向範囲を第1範囲と呼ぶ。また範囲設定GUI105cで設定されるスライス方向範囲を第2範囲と呼ぶ。範囲設定GUI105b、105cの矢印の長さや位置はマウス等の操作によって変更可能である。
【手続補正２０】
【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】
画像処理装置403は、算出した再構成データ範囲8をX線制御部403gに渡す。X線制御部403gは、図25に示すように再構成データ範囲8に対応する軌跡Aの端点がX線照射開始点55及びX線照射終点56となるようにX線の照射タイミングを制御する。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３７】
画像処理装置403は、所定のスライス位置で寝台テーブル3を静止した状態でX線照射開始点55からX線照射終点56までの180度範囲で投影データを取得する。次に寝台テーブル3を設定した量だけ移動し、X線照射開始点55からX線照射終点56までの180度範囲で投影データを取得する。または寝台テーブル3を移動しないで同じ位置で間欠的に、X線照射開始点55からX線照射終点56までの180度範囲で投影データを取得する。この動作を繰り返すことにより、図26に示すような投影データを取得する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３９】
画像処理装置403は、再構成データ範囲8A-1、8A-2、8A-3のデータを使用して画像を再構成する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４６】
1  X線CT装置、2  スキャナガントリ、201  X線管、202  測定制御装置、205  X線検出器、210  回転盤駆動装置、3  寝台テーブル、4  操作卓、401  システム制御装置、403  画像処理装置、403a  動き方向取得部、403b  再構成データ範囲算出部、403c  画像再構成部、403d  動き方向データベース、403e  動き検出部、403f  動き量算出部、403g  X線制御部、405  表示装置、406  入力装置、6  被検体、7  心電計、8、8A〜8D  再構成データ範囲、A、B  X線管201の軌跡、51  第1投影方向(X線照射角度)、52  第2投影方向(X線照射角度)、55  X線照射開始点、56  X線照射終点、61  中心点、71  動き方向、9  条件設定画面、9a  動き方向手動設定画面、9c、9d  動き方向自動設定画面、84A〜84F  解析用画像、g1  各投影角度における撮影対象部位の動き量を示すグラフ、g2  動き方向重みを示すグラフ、g3  動き量×動き方向重みの値を示すグラフ
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2014129428.tif 000029
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2014129428.tif 000030
【手続補正２６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2014129428.tif 000031
【手続補正２７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２１】
2014129428.tif 000032
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２５】
2014129428.tif 000033
【国際調査報告】
2014129428.tif 000034
2014129428.tif 000035
2014129428.tif 000036
2014129428.tif 000037