(57)【要約】  被検体にX線を照射し得られた投影データから画質のムラの少ない断層画像を高速に再構成することが可能なX線CT装置を提供するために、本発明のX線CT装置は、再構成に用いられる投影データの角度幅である逆投影位相幅を断層画像毎に設定する逆投影位相幅設定部と、前記逆投影位相幅内の投影データに乗じられる重み係数であってビュー角度の関数であるビュー重みを断層画像の画素の位置毎に算出するビュー重み算出部と、を備えることを特徴とする。
2016129433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にX線を照射するX線源と、前記被検体を透過したX線量を投影データとして検出するX線検出器と、前記投影データに基づいて前記被検体の断層画像を再構成する再構成部を備えるX線CT装置であって、
再構成に用いられる投影データの角度幅である逆投影位相幅を断層画像毎に設定する逆投影位相幅設定部と、
前記逆投影位相幅内の投影データに乗じられる重み係数であってビュー角度の関数であるビュー重みを断層画像の画素の位置毎に算出するビュー重み算出部と、を備えることを特徴とするX線CT装置。
【請求項２】
請求項1に記載のX線CT装置において、
前記ビュー重み算出部は、前記逆投影位相幅に応じて設定される形状のビュー重みを基準ビュー重みとして生成する基準ビュー重み生成部と、
断層画像の画素の位置と基準点との距離に基づいて定められる変更式を用いて前記基準ビュー重みの形状を変更するビュー重み変更部を備えることを特徴とするX線CT装置。
【請求項３】
請求項2に記載のX線CT装置において、
前記変更式は三次関数を含むことを特徴とするX線CT装置。
【請求項４】
請求項3に記載のX線CT装置において、
基準ビュー重みの値をw1、変更後のビュー重みの値をW、調整パラメータをKとするときに、前記変更式が
2016129433.tif 000020
で表され、断層画像の画素の位置と基準点との距離をR、Kが変化しうるRの境界値をL、Kmax≦Kminとするときに、
2016129433.tif 000021
であることを特徴とするX線CT装置。
【請求項５】
請求項4に記載のX線CT装置において、
前記逆投影位相幅設定部は、撮影部位に応じて逆投影位相幅を設定し、
前記変更式の係数KmaxとKminが撮影部位毎に設定されるとともに、各撮影部位の間では滑らかに変化させられることを特徴とするX線CT装置。
【請求項６】
請求項2に記載のX線CT装置において、
前記変更式は三角関数を含むことを特徴とするX線CT装置。
【請求項７】
請求項1に記載のX線CT装置において、
前記ビュー重み算出部は、設定された逆投影位相幅の中で投影データを取得した時刻の異なる2つの断層画像を再構成し、前記2つの断層画像から取得した動き情報に基づいて、撮影部位毎に優先される画質を設定することを特徴とするX線CT装置。
【請求項８】
請求項1に記載のX線CT装置において、
ビュー角度φを
2016129433.tif 000022
により変換したφ’と調整パラメータT、Kを用いて、ビュー重みの値Wが
2016129433.tif 000023
で表され、断層画像の画素の位置と基準点との距離をR、Kが変化しうるRの境界値をL、Kmin≦Kmaxとするときに、
2016129433.tif 000024
であって、回転中心から断層画像のスライス位置までの距離をS、1回転分の投影データを利用できるSの最大値をS360、少なくとも一つの投影データを利用できるSの最大値をSmaxとするときに、
2016129433.tif 000025
であることを特徴とするX線CT装置。
【請求項９】
被検体にX線を照射し、該被検体を透過したX線量に基づいて取得された投影データ
を用いて、前記被検体の断層画像を再構成する画像処理装置であって、
前記再構成に用いられる投影データの角度幅である逆投影位相幅を断層画像毎に設定する逆投影位相幅設定部と、
前記逆投影位相幅内の投影データに乗じられる重み係数であってビュー角度の関数であるビュー重みを断層画像の画素の位置毎に算出するビュー重み算出部と、を備えることを
特徴とする画像処理装置。
【請求項１０】
被検体の投影データを取得する取得ステップと、
再構成に用いられる投影データの角度幅である逆投影位相幅を断層画像毎に設定する設定ステップと、
前記逆投影位相幅内の投影データに乗じられる重み係数であってビュー角度の関数であるビュー重みを断層画像の画素の位置毎に算出する算出ステップと、
前記投影データに前記ビュー重みを乗じて得られたデータに基づいて前記被検体の断層画像を再構成する再構成ステップと、
を備える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(Computed Tomography)装置に係り、得られた投影データから画質のムラの少ない断層画像を高速に再構成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線CT装置とは、被検体にX線を照射するX線源と、被検体を透過したX線量を投影データとして検出するX線検出器と、を被検体の周囲で回転させることにより得られる複数角度からの投影データを用いて被検体の断層画像を再構成し、再構成された断層画像を表示するものである。X線CT装置で表示される画像は、被検体の中の臓器の形状を描写するものであり、画像診断に使用される。【０００３】
再構成された断層画像の画質は、再構成に用いられる投影データの角度幅である逆投影位相幅の大きさに応じて変わる。すなわち、逆投影位相幅が広いほどノイズが減り、逆投影層幅が狭いほどノイズが増える。【０００４】
特許文献1には、得られる断層画像のノイズを減らすとともに、ノイズムラを低減させるための手法が開示されている。すなわち、特許文献1では、断層画像の画素の位置毎に適切な逆投影位相幅を算出し、投影データに乗じられる重み係数であってビュー角度の関数であるビュー重みを逆投影位相幅に応じて算出し、ビュー重みを乗じた投影データを用いて断層画像を再構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第O2013/161443号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献1では画素の位置毎に逆投影位相幅を算出し、算出された逆投影位相幅に応じてビュー重みを算出するため、断層画像のノイズとノイズムラを低減させられるものの、画素の位置毎に算出される逆投影位相幅の演算負荷が大きくなり、結果として断層画像の再構成に時間を要する。【０００７】
そこで本発明は、得られた投影データから画質のムラの少ない断層画像を高速に再構成することが可能なX線CT装置、画像処理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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、再構成に用いられる投影データの角度幅である逆投影位相幅を断層画像毎に設定して固定とし、逆投影位相幅内の投影データに乗じられるビュー重みを断層画像の画素の位置毎に算出し、算出されたビュー重みを用いて断層画像を再構成する。【０００９】
具体的には、本発明は、被検体にX線を照射するX線源と、前記被検体を透過したX線量を投影データとして検出するX線検出器と、前記投影データに基づいて前記被検体の断層画像を再構成する再構成部を備えるX線CT装置であって、再構成に用いられる投影データの角度幅である逆投影位相幅を断層画像毎に設定する逆投影位相幅設定部と、逆投影位相幅内の投影データに乗じられる重み係数であってビュー角度の関数であるビュー重みを断層画像の画素の位置毎に算出するビュー重み算出部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、得られた投影データから画質のムラの少ない断層画像を高速に再構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】
【００１１】
【図１】本発明のX線CT装置の全体構成を示す図
【図２】本発明のX線CT装置の構成要素を示す図
【図３】第一の実施形態の機能構成を示す図
【図４】第一の実施形態の処理の流れを示す図
【図５】逆投影位相幅に応じた基準ビュー重みを示す図
【図６】基準ビュー重みの形状を変更する関数の例を説明する図
【図７】画素位置に応じて調整されたビュー重みの例を示す図
【図８】第一の実施形態のパラメータ設定画面の例を示す図
【図９】第二の実施形態の設定画面の例を示す図
【図１０】第二の実施形態の調整パラメータを説明する図
【図１１】第三の実施形態の動き情報取得を説明する図
【図１２】アキシャルスキャン時に取得される投影データの範囲とスライス位置との関係を説明する図
【図１３】第四の実施形態の調整されたビュー重みの例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係るX線CT装置は、被検体にX線を照射するX線源と、前記被検体を透過したX線量を投影データとして検出するX線検出器と、前記投影データに基づいて前記被検体の断層画像を再構成する再構成部を備えるX線CT装置であって、再構成に用いられる投影データの角度幅である逆投影位相幅を断層画像毎に設定する逆投影位相幅設定部と、  前記逆投影位相幅内の投影データに乗じられる重み係数であってビュー角度の関数であるビュー重みを断層画像の画素の位置毎に算出するビュー重み算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、前記ビュー重み算出部は、前記逆投影位相幅に応じて設定される形状のビュー重みを基準ビュー重みとして生成する基準ビュー重み生成部と、断層画像の画素の位置と基準点との距離に基づいて定められる変更式を用いて前記基準ビュー重みの形状を変更するビュー重み変更部を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、前記変更式は三次関数を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、基準ビュー重みの値をw1、変更後のビュー重みの値をW、調整パラメータをKとするときに、前記変更式が
2016129433.tif 000003
で表され、断層画像の画素の位置と基準点との距離をR、Kが変化しうるRの境界値をL、Kmax≦Kminとするときに、
2016129433.tif 000004
であることを特徴とする。
【００１６】
また、前記逆投影位相幅設定部は、撮影部位に応じて逆投影位相幅を設定し、前記変更式の係数KmaxとKminが撮影部位毎に設定されるとともに、各撮影部位の間では滑らかに変化させられることを特徴とする。
【００１７】
また、前記変更式は三角関数を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、前記ビュー重み算出部は、設定された逆投影位相幅の中で投影データを取得した時刻の異なる2つの断層画像を再構成し、前記2つの断層画像から取得した動き情報に基づいて、撮影部位毎に優先される画質を設定することを特徴とする。
【００１９】
また、ビュー角度φを
2016129433.tif 000005
により変換したφ’と調整パラメータT、Kを用いて、ビュー重みの値Wが
2016129433.tif 000006
で表され、断層画像の画素の位置と基準点との距離をR、Kが変化しうるRの境界値をL、Kmin≦Kmaxとするときに、
2016129433.tif 000007
であって、回転中心から断層画像のスライス位置までの距離をS、1回転分の投影データを利用できるSの最大値をS360、少なくとも一つの投影データを利用できるSの最大値をSmaxとするときに、
2016129433.tif 000008
であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る画像処理装置は、被検体にX線を照射し、該被検体を透過したX線量に基づいて取得された投影データを用いて、前記被検体の断層画像を再構成する画像処理装置であって、前記再構成に用いられる投影データの角度幅である逆投影位相幅を断層画像毎に設定する逆投影位相幅設定部と、前記逆投影位相幅内の投影データに乗じられる重み係数であってビュー角度の関数であるビュー重みを断層画像の画素の位置毎に算出するビュー重み算出部と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る画像再構成方法は、被検体の投影データを取得する取得ステップと、再構成に用いられる投影データの角度幅である逆投影位相幅を断層画像毎に設定する設定ステップと、前記逆投影位相幅内の投影データに乗じられる重み係数であってビュー角度の関数であるビュー重みを断層画像の画素の位置毎に算出する算出ステップと、前記投影データに前記ビュー重みを乗じて得られたデータに基づいて前記被検体の断層画像を再構成する再構成ステップと、を備えることを特徴とする。
【００２２】
以下、添付図面に従って本発明に係るX線CT装置の好ましい実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
[第一の実施形態]
図1に本発明を適用したX線CT装置の全体構成を示し、図2に構成要素を示す。なお、図1と図2にはXYZ座標系を示し、説明の補足に用いる。
【００２４】
X線CT装置は、スキャナ101、操作卓103を備える。スキャナ101は、X線を発生するX線源であるX線管球107と、寝台102と、被検体を透過したX線を投影データとして検出するX線検出器108と、X線制御部901と、ガントリ制御部902と、寝台制御部903を備える。X線管球107は被検体にX線を照射する装置である。寝台102は載置された被検体をX線が照射される位置に搬送する装置である。X線検出器108は、X線管球107と対向配置され、被検体を透過したX線を検出することにより透過X線の空間的な分布である投影データを計測する装置であり、多数のX線検出素子が2次元に配列されている。
【００２５】
X線制御部901は、X線管球107に入力される電流及び電圧を制御する装置である。ガントリ制御部902は、Z軸を周回転軸としてX線管球107及びX線検出器108の周回転動作の制御を行う装置である。寝台制御部903は、寝台102の上下・前後・左右の各方向、すなわちY軸方向、Z軸方向、X軸方向への移動を制御する装置である。
【００２６】
操作卓103は、表示部104と、操作部105(キーボード105Aと、マウス105B)と、システム制御部905と、画像処理部906と、記憶部907を備える。表示部104には、再構成条件の設定画面や再構成された断層画像が表示される。キーボード105A及びマウス105Bは、被検体氏名、検査日時などの入力や表示部104上に映るマウスポインターの操作に用いられる。
【００２７】
画像処理部906は、X線検出器108から送り出された投影データを用いて断層画像を再構成する演算装置である。記憶部907は、X線検出器108で得られた投影データや画像処理部906で再構成された断層画像の画像データ、撮影条件、再構成条件等を保存する装置であり、具体的にはHDD(Hard Disk Drive)等である。システム制御部905は、これらの装置及びX線制御部901とガントリ制御部902と寝台制御部903を制御する制御部であり、具体的には演算装置を有して構成される。またシステム制御部905と画像処理部906は、後述する処理の流れを実行しても良い。
【００２８】
X線CT装置では、一般的に周回方向に1周あたり約1000回の撮影が行われ、1回あたりの撮影を「1ビュー」という単位で呼ぶ。寝台102が固定された状態で、X線管球107が被検体の周りを周回しながら撮影する態様は、被検体に対しX線管球107が円軌道を描くことから、アキシャルスキャン、ノーマルスキャン、コンベンショナルスキャン等と呼ばれる。寝台102が周回転軸(Z軸)方向に連続的に移動している状態で、X線管球107が被検体の周りを周回しながら撮影する態様は、被検体に対しX線管球107がらせん軌道を描くことから、らせんスキャン、ヘリカルスキャン、スパイラルスキャン等と呼ばれる。
【００２９】
らせんスキャンでは、X線管球107とX線検出器108が1回転する間に、寝台102が相対的に進む距離を「寝台移動速度」(mm/回転)として定義される。また、らせんスキャンでは、周回転軸方向のX線検出器108の全長の長さを”1”としたときに、1回転の間に寝台102が進む距離の比率を「テーブルピッチ」として定義される。例えば、X線検出器108の全長が50mmであり、1回転の間に寝台102が25mm進む場合は「テーブルピッチ=0.5」となり、寝台102が50mm進む場合は「テーブルピッチ=1.0」、寝台102が75mm進む場合は「テーブルピッチ=1.5」となる。
【００３０】
テーブルピッチは撮影性能を示す指標として扱われ、テーブルピッチの値が高いほど周回転軸方向に同範囲を短時間で撮影できることになる。またテーブルピッチの値が高いほど、被検体のある位置での撮影されている角度範囲は狭くなり、再構成に使用される投影データの角度幅である逆投影位相幅が狭くなる。
【００３１】
図3を用いて本実施形態の要部について説明する。なおこれらの要部は専用のハードウェアで構成しても良いし、画像処理部906やシステム制御部905上で動作するソフトウェアで構成しても良い。ここではソフトウェアで構成した場合について説明する。
【００３２】
本実施形態は、再構成部301と逆投影位相幅設定部302とビュー重み算出部303を備える。以下、各構成部について説明する。
【００３３】
再構成部301は、投影データに基づいて断層画像を再構成する。再構成の態様は、逆投影位相幅に応じて、180度データ(ハーフスキャンデータ)を使用した再構成、180〜360度データ(拡張ハーフスキャンデータ)を使用した再構成、360度データ(フルスキャンデータ)を使用した再構成、360度より多いデータ(オーバースキャンデータ)を使用した再構成、の4種類に分類される。
【００３４】
断層画像を再構成するには、少なくともハーフスキャンデータが必要である。ハーフスキャンデータを使用した再構成では、最低限の投影データで画像を生成するためノイズが多くなるが、投影データの時間方向の成分が少ないため時間分解能が高くなる。またスライス外挿によるアーチファクトも抑制される。一方、再構成に用いられる投影データの角度幅である逆投影位相幅が大きくなるほど、投影データを多く使用するためノイズの少ない断層画像となるが、投影データの時間方向の成分が多くなるため時間分解能が劣化する。またスライス外挿によるアーチファクトも増える。
【００３５】
逆投影位相幅設定部302は、再構成に用いられる投影データの角度幅である逆投影位相幅を断層画像毎に設定する。逆投影位相幅は再構成条件に基づいて設定され、例えばテーブルピッチの逆数の値が逆投影位相幅として設定される。また、逆投影位相幅の設定には、後述する設定画面が用いられてもよい。
【００３６】
ビュー重み算出部303は、逆投影位相幅内の投影データに乗じられる重み係数であってビュー角度の関数であるビュー重みを算出する。先に述べたように、断層画像を再構成するに少なくともハーフスキャンデータが必要であり、ハーフスキャンデータを使用する場合には、180度分のデータを均一に使用して再構成を行う。
【００３７】
これに対し、180度以上のデータを使用する場合には、重複するビュー角度の投影データが存在するため、ビューごとに重み付けをして再構成を行う。ビュー重み算出部303は断層画像上の画素の位置毎にビュー重みを算出するため、基準ビュー重み生成部303Aとビュー重み変更部303Bを備える。
【００３８】
基準ビュー重み生成部303Aは、設定された逆投影位相幅に応じて設定される形状のビュー重みを基準ビュー重みとして生成する。逆投影位相幅は断層画像内では一定であるため、ある断層画像に対して設定される基準ビュー重みは同じものとなる。
【００３９】
ビュー重み変更部303Bは、基準ビュー重み生成部303Aによって生成された基準ビュー重みを断層画像の画素の位置に応じて適切な形状に変更する。適切な形状に変更されたビュー重みは、逆投影位相幅内の投影データに乗じられ、その結果得られたデータは再構成部301により再構成されて断層画像となり、表示部104に表示されて被検体の診断に用いられる。
【００４０】
図4を用いて、以上の構成部を備えるX線CT装置が実行する処理の流れの例について説明する。
【００４１】
(ステップS101)
システム制御部905は、再構成条件を取得する。再構成条件の取得には、操作者が操作部105を介して入力した再構成条件の受信でも良いし、記憶部907に記憶されている再構成条件の読み出しでも良い。
【００４２】
(ステップS102)
基準ビュー重み生成部303Aは、基準ビュー重みを生成する。基準ビュー重みの生成に先立ち、逆投影位相幅設定部302は逆投影位相幅を設定する。逆投影位相幅設定部302は、例えばS101で取得された再構成条件の中からテーブルピッチの値を抽出し、テーブルピッチの逆数の値を逆投影位相幅として設定する。もちろん、テーブルピッチの逆数とは異なる値を逆投影位相幅として設定しても良い。基準ビュー重み生成部303Aは、設定された逆投影位相幅に応じて基準ビュー重みを生成する。
【００４３】
図5に基準ビュー重みの例を示す。図5の横軸はビュー角度φであり、縦軸は重み係数w1である。逆投影位相幅が180度である場合は図5(a)のような矩形であり、180〜360度である場合は図5(b)のような台形、360度である場合は図5(c)のような三角形又は図5(d)のような矩形、360度以上である場合は図5(e)のような台形となる。
【００４４】
(ステップS103)
本ステップは、ビューループの先頭位置を表しており、逆投影位相幅に相当するビュー数のループの上限として1000ビューを仮定している。
【００４５】
(ステップS104)
本ステップは、断層画像の縦方向(y方向)の画素ループの先頭位置を表しており、縦方向の画素のループの上限として500画素を仮定している。
【００４６】
(ステップS105)
本ステップは、断層画像の横方向(x方向)の画素ループの先頭位置を表しており、横方向の画素のループの上限として500画素を仮定している。
【００４７】
(ステップS106)
ビュー重み変更部303Bは、断層画像上の基準点から各画素までの距離を算出する。距離Rの算出には次式が用いられる。
2016129433.tif 000009
ここで基準点の座標を(xr,yr)、対象画素の座標を(x,y)とする。
【００４８】
基準点は、断層画像上の任意の点で良く、例えば、X線管球107とX線検出器108の周回転中心である回転中心、被検体の重心、再構成中心、操作者が指定した点であっても良い。
【００４９】
(ステップS107)
ビュー重み変更部303Bは、距離Rと変更関数に基づいて基準ビュー重みを変更する。各ビュー角度φに対する基準ビュー重みの重み係数をw1、変更後の重み係数をWとしたとき、変更関数W(w1)は以下の3点の条件を満たすものであれば良い。なおw1の範囲は0.0≦ w1≦1.0であり、Wの範囲も0.0≦W≦1.0である。
【００５０】
・座標(w1,W)が、(0.0,0.0)と(0.5,0.5)と(1.0,1.0)の3点を通過すること。…(条件1)
・W(w1) が(0.5,0.5)を境にして、曲線の凹凸が切り替わること。…(条件2)
・W(w1) が(0.5,0.5)を中心として、点対称であること。…(条件3)
上記条件を満たす変更関数W(w1)の例を次式に示す。
2016129433.tif 000010
ここで、Kは調整パラメータであり、例えば次式で表される距離Rの関数である。
2016129433.tif 000011
【００５１】
なお、KmaxはKの最大値であって-0.5≦Kmax≦1.0の範囲の値であり、KminはKの最小値であって-0.5≦Kmin≦Kmaxの範囲の値、LはKが変化しうる距離Rの境界値である。Lは例えば再構成視野FOVに基づいて設定され、FOVの最大値の半値として設定される。また、(3)式は線形関数であるが、非線形関数であっても良い。
【００５２】
(2)式はw1の三次関数を含む式であり、過剰な演算負荷を費やすことなくビュー重みの変更が可能となる。
【００５３】
図6に、(2)式によって得られるグラフの一例を示す。点線の曲線201はK=-0.5の時の(2)式のグラフであり、実線の直線202はK=0.0の時の、破線の曲線203はK=1.0の時のグラフである。いずれも上記の(条件1)、(条件2)、(条件3)を満たしていることが分かる。
【００５４】
また、本ステップで用いる変更式は、(条件1)、(条件2)、(条件3)を満たせば、(2)式に限定されるものではなく、例えば次式であっても良いし、それ以外でも良い。
2016129433.tif 000012
【００５５】
ここで、K'は調整パラメータであり、例えば次式で表される距離Rの関数である。
2016129433.tif 000013
【００５６】
なお、K'maxはKの最大値であり、L'はK'が変化しうる距離Rの境界値である。
【００５７】
(4)式はw1の三角関数を含む式であり、簡易な形態で変更式を表すことができる。
【００５８】
図7に(2)式を用いて図5(c)に示された基準ビュー重みを変更した例を示す。図7(a)はK=1.0のときのビュー重みであり、図7(b)はK=0.0、図7(c)はK=-0.5のときのものであり、距離Rが大きくなるに従って変化する様子を示している。図7(a)では逆投影位相幅の両端での重みが大きくなっているのに対し、 図7(b)、図7(c)と進むに従い、逆投影位相幅の両端での重みが小さくなっている。すなわち、基準点が回転中心である場合、回転中心に近い画素では逆投影位相幅が広く設定され、回転中心から離れるに従い逆投影位相幅が狭く設定されているのと実質的に同じ効果を有することになる。
【００５９】
本実施形態では、断層画像上の全ての画素に対して同じ逆投影位相幅が設定されているが、画素毎にビュー重みが適切に調整されるので、回転中心ではノイズが低減され、断層画像の周辺部ではスライス外挿によるアーチファクトを抑制することができる。また、画素毎に設定されるビュー重みが基準点からの距離に応じて徐々に変化するので、画質ムラも少ない。
【００６０】
(ステップS108)
再構成部301は、変更されたビュー重みを乗じた投影データを用いて断層画像を再構成する。
【００６１】
(ステップS109)
本ステップは、断層画像の横方向(x方向)の画素ループの終端位置を表しており、ステップS105の対である。
【００６２】
(ステップS110)
本ステップは、断層画像の縦方向(y方向)の画素ループの終端位置を表しており、ステップS104の対である。
【００６３】
(ステップS111)
本ステップは、ビューループの終端位置を表しており、ステップS103の対である。
【００６４】
本実施形態では3重ループの中で逆投影位相幅の算出をしていないので、過剰な演算負荷を要することがない。
【００６５】
以上の処理の流れをX線CT装置が実行するにより、画質のムラの少ない断層画像を高速に再構成することが可能となる。
【００６６】
なお、変更式に用いられる各種パラメータは操作部を通じて操作者が自在に設定できることが望ましい。図8に各種パラメータの設定に用いられる設定画面の一例を示す。図8の設定画面は、逆投影位相幅の入力欄301、係数K最大値の入力欄302、係数K最小値の入力欄303、有効範囲の入力欄304とともに、設定されたパラメータを用いて再構成された断層画像の表示領域305を備えている。このような設定画面を用いて、各種パラメータを設定することにより、操作者は表示領域305の断層画像を確認しながら各種パラメータを調整することができる。
【００６７】
[第二の実施形態]
次に第二の実施形態について説明する。第一の実施形態では、ステップS102においてテーブルピッチに基づいて逆投影位相幅が一意的に設定された。逆投影位相幅の値は時間分解能とノイズに少なからず影響を与え、撮影部位によっては適切な画質が得られない場合がある。例えば撮影部位に心臓が含まれる場合、時間分解能が優先され、撮影部位が腹部の場合はノイズ低減が優先される。そこで本実施形態では、撮影部位毎に優先される画質を操作者が設定し、設定に応じて逆投影位相幅またはビュー重みを変更するパラメータを設定する。
【００６８】
図9は本実施形態で使用されるスキャン設定画面の一例である。本画面には、優先される画質の選択肢として(i)時間分解能優先と(ii)ノイズ低減優先と(iii)通常が、スキャノグラム像の表示領域306とともに含まれている。(i)時間分解能優先は時間分解能を優先する撮影部位を設定するための選択肢であり、(ii)ノイズ低減優先はノイズ低減を優先する選択肢であり、(iii)通常は時間分解とノイズ低減をバランスさせる選択肢である。なお、画質の選択肢はこれらに限定されない。
【００６９】
図9の例では、心臓を含む胸部に(i)時間分解能優先が、腹部に(ii)ノイズ低減優先が、下肢部に(iii)通常が設定されている。画像処理部906はこのような設定に応じて、逆投影位相幅設定部302やビュー重み変更部303Bを動作させる。なお、逆投影位相幅設定部302とビュー重み変更部303Bの動作は以降の説明以外は第一の実施形態と同じであるので、画質のムラの少ない断層画像を高速に再構成することができる。
【００７０】
逆投影位相幅設定部302は、スキャン設定画面での設定に応じて逆投影位相幅を設定する。すなわち、(i)時間分解能優先が設定された撮影部位では逆投影位相幅を狭くし、(ii)ノイズ低減優先が設定された撮影部位では逆投影位相幅を広くし、(iii)通常が設定された撮影部位では(i)と(ii)の間の広さを設定する。
【００７１】
図10に、ビュー重み変更部303において(3)式に基づく(2)式の変更式を用いる場合のパラメータ設定例を示す。図10(a)に示すように、(i)時間分解能優先にはKmax=0.7、Kmin=-0.5が、(ii)ノイズ低減優先にはKmax=1.0、Kmin=-0.2が、(iii)通常にはKmax=1.0、Kmin=-0.5が、それぞれ設定されている。このように設定することにより、(i)時間分解能優先では図7(c)のビュー重みのように時間的に離れた投影データの重みを小さくでき、(ii)ノイズ低減優先では図7(a)のビュー重みのように全投影データの重みを均一にできる。
【００７２】
また、図10(b)及び図10(c)のように、破線矢印で示した各撮影部位の間では、各パラメータを滑らかに変化させても良い。各撮影部位の間で各パラメータを滑らかに変化させることにより、被検体の体軸方向で画質が急激に変化することを防ぐことができる。
【００７３】
以上、説明したように、本実施形態によれば、撮影部位毎に優先される画質を操作者が設定できるとともに、設定に応じた画質の断層画像を高速に再構成することが可能となる。
【００７４】
[第三の実施形態]
次に第三の実施形態について説明する。第二の実施形態では、撮影部位毎に優先される画質を操作者が設定した。本実施形態では、ビュー重み算出部303が撮影部位毎に動き情報を取得し、取得した動き情報に基づいて撮影部位毎に優先される画質を設定する。
【００７５】
図11は動き情報を取得するための手法を説明する図である。逆投影位相幅が0.5よりも大きい値を設定できる断層画像、例えば0.7の逆投影位相幅が設定できる場合を想定する。図11ではその範囲を実線の矢印で示した。断層画像を再構成するには逆投影位相幅が0.5あれば良いので、実線の矢印の範囲の中の前半0.5である点線の矢印の範囲と、後半0.5である一点鎖線の矢印の範囲では、それぞれで断層画像を再構成することができる。
【００７６】
つまり投影データを取得した時刻の異なる2つの断層画像を再構成することができる。
実線の矢印の範囲、すなわち逆投影位相幅が0.7の範囲で動きがなければ2つの断層画像にずれは生じず、動きがあれば動きに応じたずれが生じる。つまり両者の断層画像の差分を計算すれば、逆投影位相幅0.7の中での動き情報を取得することができる。本実施形態では、2つの断層画像の差分値に応じて時間分解能を優先するか、ノイズを優先するかを設定する。例えば、差分が大きければ時間分解能を優先し、小さければノイズを優先する。
【００７７】
本実施形態によれば、断層像毎に優先する画質が設定されるので、操作者の手を煩わせることなく、撮影部位毎に優先される画質が設定でき、設定に応じた画質の断層画像を高速に再構成することが可能となる。
【００７８】
[第四の実施形態]
次に第四の実施形態について説明する。第一乃至第三の実施形態では、らせんスキャンで取得された投影データの再構成について説明した。本実施形態ではアキシャルスキャンで取得された投影データの再構成について説明する。
【００７９】
図12を用いて、アキシャルスキャン時に取得される投影データの範囲とスライス位置との関係を説明する。図12には、X線管球107がビュー角度0度のときのX線の照射範囲(実線)と、180度のときの照射範囲(点線)を示している。2つの照射範囲が重なる領域は投影データが360度分使用できるが、それ以外の領域では投影データに不足が生じる。回転中心を原点としたときのZ軸方向のスライス位置S、X線管球107から回転中心までの距離をSOD、再構成視野(FOV: Field Of View)の最大値FOVmaxの半値をRmax、コーン角の半値をθとしたとき、FOVmaxを360度分の投影データを用いて再構成できるSの最大値S360は次式で表せる。
2016129433.tif 000014
【００８０】
また少なくとも一つの投影データを利用できるSの最大値Smaxは次式となる。
2016129433.tif 000015
【００８１】
すなわちスライス位置SがS360からSmaxの範囲では360度分の投影データが得られなくなり、Sが大きくなるにつれスライス外挿によるアーチファクトが増える。そこで、本実施形態ではスライス外挿によるアーチファクトを低減するようにビュー重みを算出する。本実施形態では、次式で表されるビュー重みを用いて断層画像を再構成する。
2016129433.tif 000016
【００８２】
ただし、
2016129433.tif 000017
【００８３】
2016129433.tif 000018
【００８４】
2016129433.tif 000019
であり、φはビュー角度、KとTは調整パラメータであり、(10)式は(3)式と同じである。
【００８５】
(8)式は回転中心からの距離に基づいてビュー重みを算出する式であり、三次関数を含むものである。
【００８６】
図13に(8)式を用いて算出したビュー重みWの例を示す。図13(a)〜図13(c)はS360＜S＜Smaxのときのビュー重みであり、図13(d)〜図13(f)はSがほぼSmaxのときのビュー重みである。なお、Kの値は図13中に示すとおりである。S360＜S＜SmaxではSの値に応じて図中のAの範囲とBの範囲との割合が変化し、SがS360に近づくほどAの割合が大きくなり、ビュー重みの形状は矩形に近づく。一方、SがSmaxに近づくほどBの割合が大きくなり、図13(d)〜図13(f)のようになる。
【００８７】
このように、再構成画像のスライス位置Sに応じて、矩形のビュー重みから、非線形のビュー重みへ滑らかに変化させることで、スライス外挿によるアーチファクトを抑えつつ、スライス位置の違いによるノイズムラの急激な変化を抑えることができる。つまり、MPR画像を作成したときのZ軸方向におけるノイズムラを滑らかにすることができる。
【００８８】
なお、本発明のX線CT装置は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００８９】
101  スキャナ、102  寝台、103  操作卓、104  表示部、105  操作部、105A  キーボード、105B  マウス、107  X線管球、108  X線検出器、901  X線制御部、902  ガントリ制御部、903  寝台制御部、905  システム制御部、906  画像処理部、907  記憶部、401  再構成部、402  逆投影位相幅設定部、403  ビュー重み算出部、303A  基準ビュー重み生成部、303B  ビュー重み変更部、201  係数K=-0.5のときの曲線、202  係数K=0.0のときの直線、203  係数K=1.0のときの曲線、301  逆投影位相幅の入力欄、302  係数K最大値の入力欄、303  係数K最小値の入力欄、304  有効範囲の入力欄、305  断層画像の表示領域、306  スキャノグラム像の表示領域
【図１】
2016129433.tif 000026
【図２】
2016129433.tif 000027
【図３】
2016129433.tif 000028
【図４】
2016129433.tif 000029
【図５】
2016129433.tif 000030
【図６】
2016129433.tif 000031
【図７】
2016129433.tif 000032
【図８】
2016129433.tif 000033
【図９】
2016129433.tif 000034
【図１０】
2016129433.tif 000035
【図１１】
2016129433.tif 000036
【図１２】
2016129433.tif 000037
【図１３】
2016129433.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月7日(2017.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第2013/161443号
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
なお、変更式に用いられる各種パラメータは操作部を通じて操作者が自在に設定できることが望ましい。図8に各種パラメータの設定に用いられる設定画面の一例を示す。図8の設定画面は、逆投影位相幅の入力欄801、係数K最大値の入力欄802、係数K最小値の入力欄803、有効範囲の入力欄804とともに、設定されたパラメータを用いて再構成された断層画像の表示領域805を備えている。このような設定画面を用いて、各種パラメータを設定することにより、操作者は表示領域805の断層画像を確認しながら各種パラメータを調整することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
図10に、ビュー重み算出部303において(3)式に基づく(2)式の変更式を用いる場合のパラメータ設定例を示す。図10(a)に示すように、(i)時間分解能優先にはKmax=0.7、Kmin=-0.5が、(ii)ノイズ低減優先にはKmax=1.0、Kmin=-0.2が、(iii)通常にはKmax=1.0、Kmin=-0.5が、それぞれ設定されている。このように設定することにより、(i)時間分解能優先では図7(c)のビュー重みのように時間的に離れた投影データの重みを小さくでき、(ii)ノイズ低減優先では図7(a)のビュー重みのように全投影データの重みを均一にできる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
101  スキャナ、102  寝台、103  操作卓、104  表示部、105  操作部、105A  キーボード、105B  マウス、107  X線管球、108  X線検出器、901  X線制御部、902  ガントリ制御部、903  寝台制御部、905  システム制御部、906  画像処理部、907  記憶部、301  再構成部、302  逆投影位相幅設定部、303  ビュー重み算出部、303A  基準ビュー重み生成部、303B  ビュー重み変更部、201  係数K=-0.5のときの曲線、202  係数K=0.0のときの直線、203  係数K=1.0のときの曲線、801  逆投影位相幅の入力欄、802  係数K最大値の入力欄、803  係数K最小値の入力欄、804  有効範囲の入力欄、805  断層画像の表示領域、306  スキャノグラム像の表示領域
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2016129433.tif 000039
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2016129433.tif 000040
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2016129433.tif 000041
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2016129433.tif 000042
【国際調査報告】
2016129433.tif 000043
2016129433.tif 000044
2016129433.tif 000045
2016129433.tif 000046