(57)【要約】【課題】  本スキャン時の被検体の外形を精度良く算出でき、かつ画像再構成においてリアルタイム性を向上させることのできる外形推定技術を提供する。また、算出された外形に基づいて良質な画像を再構成することのできる画像再構成技術を提供する。【解決手段】  Ｘ線を曝射するＸ線管を被検体の周囲を回転させることで得られたＸ線透過データから、特定方向のＸ線透過データを抽出し、前記特定方向のＸ線透過データに基づいて前記被検体の外形を算出する。そして、この外形に基づき、前記Ｘ線透過データを補正し、補正されたＸ線透過データから前記被検体内の画像を再構成する。【選択図】図１
2008220653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を曝射するＸ線管と、
前記Ｘ線管に対して対向配置され、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を前記被検体の周囲を回転させることにより前記被検体に対してスキャンを行うスキャン制御手段と、
前記回転を伴ったスキャンにより得られたＸ線透過データから前記被検体の外形を算出する外形算出手段と、
前記外形算出手段により算出された前記外形と前記回転を伴ったスキャンにより得られたＸ線透過データに基づき前記被検体内の画像データを再構成する再構成手段と、
を備えること、
を特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記外形算出手段は、
前記回転を伴ったスキャンにより得られたＸ線透過データから異なる複数の方向のＸ線透過データを抽出する抽出手段と、
前記異なる複数の方向のＸ線透過データに基づいて前記被検体の外形を算出する算出手段と、
を含むこと、
を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記外形算出手段は、
前記回転を伴ったスキャンにより得られたＸ線透過データから直交する特定二方向のＸ線透過データを抽出する抽出手段と、
前記特定二方向のＸ線透過データに基づいて前記被検体の長径と短径と長径方向のシフト量と短径方向のシフト量とを算出する算出手段と、
を含むこと、
を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記外形算出手段は、
前記回転を伴ったスキャンにより得られたＸ線透過データから特定方向のＸ線透過データを抽出する抽出手段と、
前記特定方向のＸ線透過データに基づいて、前記特定方向のＸ線透過データが表す前記被検体の断層位置の外形を算出する算出手段と、
前記特定方向のＸ線透過データが表す前記被検体の断層位置の外形に基づき、この断層位置以外の外形を補間する補間手段と、
を含むこと、
を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記外形算出手段は、
前記回転を伴ったスキャンにより得られたＸ線透過データから三以上の特定方向のＸ線透過データを抽出する抽出手段と、
前記三以上の特定方向のＸ線透過データに基づいて前記被検体の長径と短径と長径方向のシフト量と短径方向のシフト量と傾きとを算出する算出手段と、
を含むこと、
を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記算出手段は、
前記抽出したＸ線透過データをファン−パラレル変換した後、変換されたＸ線透過データに基づいて外形を算出すること、
を特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記再構成手段は、
前記外形に基づき、前記Ｘ線透過データから散乱線成分を除去する散乱線補正手段を含むこと、
を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記再構成手段は、
前記外形に基づき、前記Ｘ線透過データからビームハードニング効果の影響を補正する値をＢＨＣ手段を含むこと、
を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記再構成手段は、
前記外形に基づきローパスフィルタを前記Ｘ線透過データに対して選択的にかけるＲＡＳＰ処理手段を含むこと、
を特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
Ｘ線を曝射するＸ線管を被検体の周囲を回転させることで得られたＸ線透過データから、異なる複数の方向のＸ線透過データを抽出し、
前記抽出したＸ線透過データに基づいて前記被検体の外形を算出すること、
を特徴とする被検体外形測定方法。
【請求項１１】
前記特定方向のＸ線透過データとして、直交する二方向のＸ線透過データを抽出し、
前記二方向のＸ線透過データに基づいて前記被検体の長径と短径と長径方向のシフト量と短径方向のシフト量とを算出すること、
を特徴とする請求項１０記載の被検体外形測定方法。
【請求項１２】
前記抽出したＸ線透過データに基づく前記被検体の外形の算出では、前記特定方向のＸ線透過データが表す前記被検体の断層位置の外形を算出し、
さらに、前記特定方向のＸ線透過データが表す前記被検体の断層位置の外形に基づき、この断層位置以外の外形を補間すること、
を含むこと、
を特徴とする請求項１０記載の被検体外形測定方法。
【請求項１３】
前記外形算出手段は、
前記異なる複数の方向のＸ線透過データとして、三以上の方向のＸ線透過データを抽出し、
前記三以上の方向のＸ線透過データに基づいて前記被検体の傾きをさらに算出すること、
を特徴とする請求項１０記載の被検体外形測定方法。
【請求項１４】
前記算出では、前記抽出したＸ線透過データをファン−パラレル変換した後、変換されたＸ線透過データに基づいて外形を算出すること、
を特徴とする請求項１０乃至１３の何れかに記載の被検体外形測定方法。
【請求項１５】
Ｘ線を曝射するＸ線管を被検体の周囲を回転させることで得られたＸ線透過データを前記被検体内の画像に再構成する画像再構成方法であって、
前記Ｘ線透過データから、異なる複数の方向のＸ線透過データを抽出し、
前記抽出したＸ線透過データに基づいて前記被検体の外形を算出し、
前記外形に基づき、前記Ｘ線透過データを補正し、補正されたＸ線透過データから前記被検体内の画像を再構成すること、
を特徴とする画像再構成方法。
【請求項１６】
前記補正では、前記外形に基づき、前記Ｘ線透過データから散乱線成分を除去し、
前記散乱線成分が除去されたＸ線透過データから前記被検体内の画像を再構成すること、
を特徴とする請求項１５記載の画像再構成方法。
【請求項１７】
前記補正では、前記外形に基づき、前記Ｘ線透過データからビームハードニング効果の影響を補正し、
前記ビームハードニング効果の影響が補正されたＸ線透過データから前記被検体内の画像を再構成すること、
を特徴とする請求項１５記載の画像再構成方法。
【請求項１８】
前記補正では、前記外形に基づきローパスフィルタを前記Ｘ線透過データに対して選択的にかけ、
前記ノイズ除去がされたＸ線透過データから前記被検体内の画像を再構成すること、
を特徴とする請求項１５記載の画像再構成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線を被検体に曝射して得られたＸ線透過データから被検体の外形を算出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線を被検体に曝射して、被検体を透過したＸ線を検出することで得られたＸ線透過データを再構成して被検体内の画像を作成する技術が提供されている。この画像再構成では、被検体の大きさ等の外形についての情報があるとより正確な画像を得ることができる。
【０００３】
従来は、被検体の外形についての情報を、被検体に対してあらかじめスキャノグラム撮影して、そのスキャノグラムに基づいて算出していた。そして、算出した被検体の外形に基づいて、Ｘ線管と検出器を被検体回りに回転させながら撮影を行う本スキャンのためのスキャン計画を立てていた。例えば、被検体の厚みが厚い位置に比べて被検体の厚みが薄い位置ではＸ線の線量を少なく設定することで、本スキャンでの被爆量を少なくし、かつ良好な画像が得られるようにしている。
【０００４】
再構成の画像の質を上げるために、外形の大きさによって用いるパラメータを変えることが好ましいが、再構成するときの各部位の大きさを知る方法として、一般的には、まず、一度再構成した画像から被検体の外形を抽出する方法がある。この方法によって外形を抽出した後、その外形を反映したパラメータをおいてもう一度画像を再構成する。しかしながら、そのようにすると再構成を２回行う必要が生じる。そのため、リアルタイム性に乏しく、また、一度再構成して得られた画像で外形を測定した結果を再度再構成に反映させる必要があるため処置が複雑となる。
【０００５】
そこで、この問題の解決方法として、スキャノグラム、すなわち、Ｘ線管の被検体回りの回転をとめて被検体の軸方向にスキャンして得た二次元の情報から被検体の外形を推定し、推定される外形の大きさによってパラメータを決めて本スキャンし、本スキャンによって得たＸ線透過データに基づいて画像を再構成している（例えば、特許文献１参照）。この解決方法によると、画像の再構成は一度で済む。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１９９７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
被検体の外形を推定するときにスキャノグラムを利用する場合、スキャノグラムは、本スキャンの前に行うため、スキャノグラムを測定するときと本スキャンを行うときとの被検体の位置がずれてしまう可能性がある。そのため、スキャノグラムで得られた外形によって決められたパラメータを用いて本スキャンすると、再構成したときの画像が正確なものではなくなる可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、本スキャン時の被検体の外形を精度良く算出でき、かつ画像再構成においてリアルタイム性を向上させることのできる外形推定技術を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、上記課題に鑑み、算出された外形に基づいて良質な画像を再構成することのできる画像再構成技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する外形推定技術に係る態様は、Ｘ線を曝射するＸ線管を被検体の周囲を回転させることで得られたＸ線透過データから、異なる複数の方向のＸ線透過データを抽出し、前記抽出したＸ線透過データに基づいて前記被検体の外形を算出すること、を特徴とする。
【００１１】
また、上記課題を解決する画像再構成技術に係る態様は、Ｘ線を曝射するＸ線管を被検体の周囲を回転させることで得られたＸ線透過データを前記被検体内の画像に再構成する画像再構成方法であって、前記Ｘ線透過データから、異なる複数の方向のＸ線透過データを抽出し、前記抽出したＸ線透過データに基づいて前記被検体の外形を算出し、前記外形に基づき、前記Ｘ線透過データを補正し、補正されたＸ線透過データから前記被検体内の画像を再構成すること、を特徴とする。
【００１２】
また、Ｘ線を曝射するＸ線管と、前記Ｘ線管に対して対向配置され、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を前記被検体の周囲を回転させることにより前記被検体に対してスキャンを行うスキャン制御手段と、前記回転を伴ったスキャンにより得られたＸ線透過データから前記被検体の外形を算出する外形算出手段と、前記外形算出手段により算出された前記外形と前記回転を伴ったスキャンにより得られたＸ線透過データに基づき前記被検体内の画像データを再構成する再構成手段と、を備えること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
外形推定技術に係る本発明の態様によれば、再構成された画像からではなく、Ｘ線を曝射するＸ線管を被検体の周囲を回転させることで得られたＸ線透過データ、即ち本スキャンで得られたＸ線透過データから被検体の外形を算出するため、二度の再構成処理の必要がなくリアルタイム性が向上する。また、スキャノグラム撮影と本スキャンを行うときというような時間差がないため、被検体の位置のずれによる画像の精度の低下が起こらず、スキャノグラムで推定された外形を用いて再構成された画像を得るときに比べて、格段に精度の高い再構成された画像を得ることができる。
【００１４】
画像再構成技術に係る本発明の態様によれば、被検体の外形に起因するＸ線の透過特性を考慮して画像を再構成することができるため、スキャノグラムから得た被検体の外形に基づいた撮影プランに従った本スキャンと比べても、見劣りしない良質な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成図である。
【００１７】
Ｘ線ＣＴ装置１０は、架台装置１１とコンソール部１２と寝台装置１３とを備えて構成されている。
【００１８】
架台装置１１は、Ｘ線を曝射し、被検体を透過したＸ線を検出する装置である。この架台装置１１は、被検体を挿入可能な開口を有する。架台装置１１の内部には、回転架台（ガントリ）１８が収容されている。回転架台１８には、Ｘ線管１５とＸ線検出器１６が開口を挟んで向かい合って設置される。また、架台装置１１の内部には、Ｘ線管１５と対になって高電圧発生装置１４が配置され、回転架台１８と対になって架台駆動装置１９が配置され、検出部１６と対になってデータ収集装置１７が配置される。
【００１９】
回転架台１８は、架台駆動装置１９により回転する。回転架台１８は、開口を中心に回転する。Ｘ線管１５とＸ線検出器１６との中間点を通る軸を中心にして回転する。
【００２０】
Ｘ線管１５は、高電圧発生装置１４からフィラメントを加熱するための電流の供給及び高電圧の印加を受けてＸ線を発生する。発生したＸ線は、ファン状やコーン状のビームに絞られる。高電圧発生装置１４は、高周波数インバータ方式、すなわち５０／６０Ｈｚの交流電源を整流して直流とし、それを数ｋＨｚ以上の高周波数の交流に変換して昇圧するとともにそれを再度整流して印加する方式のものが適用される。
【００２１】
Ｘ線検出器１６は、多列多チャンネルのＸ線検出素子を配する。このＸ線検出器１６は、被検体を透過したＸ線を検出して、そのＸ線透過データ（生データ）を電流信号として出力する。Ｘ線検出素子は、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形や、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形が主流である。
【００２２】
データ収集装置１７は、Ｘ線検出素子毎にＩ−Ｖ変換器と積分器とプリアンプとＡ／Ｄ変換器を備え、各Ｘ線検出素子からの電流信号を電圧信号に変換し、電圧信号をＸ線の曝射周期に同期して周期的に積分して増幅し、ディジタル信号に変換している。データ収集装置１７は、ディジタル信号に変換したＸ線透過データをコンソール部１２に出力する。このコンソール部１２に出力されたＸ線透過データには、Ｘ線管１５がどの角度に存在するときに得られたデータなのかを示すチューブポジション情報が付帯している。
【００２３】
寝台装置１３は、上面の寝台天板に被検体Ｐが載置され、寝台駆動装置３０により被検体Ｐを開口軸方向に搬送可能となっている。尚、寝台装置１３によって被検体Ｐを搬送させず、回転架台１８を開口部軸に沿って移動させるようにしてもよい。
【００２４】
コンソール部１２は、スキャンを制御してＸ線ＣＴ装置１０にＸ線透過データを取得させ、取得したＸ線透過データから被検体Ｐの外形を算出し、算出した外形に基づいてＸ線透過データを補正し、補正されたＸ線透過データに基づき画像を再構成する。
【００２５】
スキャンを制御する構成としては、入力装置２６と撮影プラン記憶部２８とスキャン制御部２０とを有する。外形算出の構成としては、外形推定部２９を有する。外形に基づいてＸ線透過データを補正してから画像を再構成する構成としては、前処理部２１とＸ線透過データ記憶部２２と再構成処理部２３と画像記憶部２４と画像処理部２５とを有する。さらに、このコンソール部１２は、再構成された画像を表示する表示装置２７を備える。
【００２６】
撮影プラン記憶部２８は、各部位の撮影条件、例えば、各部位における、回転架台１８の回転速度、スライス幅、およびファン角度等が記憶されている。この撮影条件は、入力装置２６を用いてオペレータにより入力されることにより、又は入力されたパラメータを基に算出されることで撮影プラン記憶部２８に記憶される。
【００２７】
スキャン制御部２０は、撮影プラン記憶部２８に記憶された撮影条件に従った制御信号を高電圧発生装置１４、架台駆動装置１９、寝台駆動装置３０、及びデータ収集装置１７に出力して、本スキャンを制御する。本スキャンでは、Ｘ線管１５とＸ線検出器１６とを被検体Ｐの周囲を回転させて被検体Ｐの各角度にＸ線を曝射しつつ、Ｘ線管１５とＸ線検出器１６とを被検体Ｐの軸方向に被検体Ｐに対して相対的に移動させて、被検体Ｐの軸方向の各位置にＸ線を曝射する。この本スキャンは、スキャン制御部２０の制御によって、ヘリカルスキャン方式又はコンベンショナルスキャン方式が採られる。
【００２８】
前処理部２１は、データ収集装置１７から出力されたＸ線透過データに対してＸ線の強度を補正する感度補正を施し、透過データ記憶部２２に出力する。前処理部２１にて感度補正等の結果得たＸ線透過データは、Ｘ線透過データ記憶部２２に一旦記憶される。
【００２９】
外形推定部２９は、Ｘ線透過データから被検体の外形を推定する手段である。本スキャンにより得られた各角度及び各断層位置のＸ線透過データから特定方向のＸ線透過データを抽出し、この特定方向のＸ線透過データをファン−パラレル変換した後、変換されたＸ線透過データから被検体Ｐの外形を算出する。直交する２方向のＸ線透過データを抽出した場合には、長径、短径、長径方向のシフト量、及び短径方向のシフト量を算出し、３方向以上のＸ線透過データを抽出した場合には、これらに加えて被検体Ｐの傾きも算出する。断層位置は、被検体Ｐの体軸方向の箇所である。シフト量は、Ｘ線曝射中心軸に対する被検体Ｐが載置されている位置のズレ量である。特定方向のＸ線透過データが存在しない断層位置の外形は、近傍の断層位置の特定方向のＸ線透過データを用いて補間する。
【００３０】
再構成処理部２３は、Ｘ線透過データ記憶部２２に記憶されたＸ線透過データを読み出して外形推定部２９で算出された外形に基づいて散乱線補正、ＢＨＣ（ビームハードニングコレクション）、ＲＡＳＰ処理等の補正を施し、その後、逆投影処理することにより、画像データを再構成する。また、Ｘ線透過データに対して補間処理を行う場合は、３６０度補間法または１８０度補間法等により、目的のスライス位置におけるＸ線透過データを求める。
【００３１】
再構成された画像データは、画像記憶部２４に一旦記憶された後、画像処理部２５に送られる。画像処理部２５は、入力装置２６にて入力された操作者の指示に基づき、画像データを任意断面の断層像、任意方向からの投影像、またはレンダリング処理による３次元画像等の画像データに変換して表示装置２７に出力する。表示装置２７は、画像処理部２５から出力された断層像等をモニタ上に表示する。
【００３２】
このＸ線ＣＴ装置１０による被検体Ｐの外形算出についてさらに詳細に説明する。図２は、外形推定部２９のブロック構成図である。
【００３３】
外形推定部２９は、特定方向のＸ線透過データ抽出部３２と、ファンパラ変換部３３と、被検体外形算出部３４と、補間処理部３５とから構成される。
【００３４】
Ｘ線透過データ抽出部３２は、Ｘ線透過データ記憶部２２から特定方向のＸ線透過データを抽出する。ファンパラ変換部３３は、ファンビームにより得られたＸ線透過データを、平行ビームによるＸ線透過データに変換する。被検体外形算出部３４は、パラレル変換部３３によって変換されたＸ線透過データから被検体の長径と短径とシフト量を算出する。補間処理部３５は、被検体外形算出部３４によって算出された各断層位置の外形から、被検体外形算出部３４で算出されていない断層位置の外形を補間する。
【００３５】
図３は、この外形推定部２９による外形算出の動作を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、Ｘ線透過データ記憶部２２にＸ線透過データが記憶されると、Ｘ線透過データ抽出部３２は、直交する特定二方向のＸ線透過データを抽出する（Ｓ１１）。特定方向のＸ線透過データが抽出されると、ファンパラ変換部３３は、抽出されたＸ線透過データにファンパラ変換を施す（Ｓ１２）。ファンパラ変換が施されると、被検体外形算出部３４は、寝台装置１３の正面に向けてＸ線を曝射することにより得られたファンパラ変換後のＸ線透過データから被検体Ｐの長径及び長径方向のシフト量を算出する（Ｓ１３）。次に、被検体外形算出部３４は、寝台装置１３の側面からＸ線を曝射することにより得られたファンパラ変換後のＸ線透過データから被検体Ｐの短径及び短径方向のシフト量を算出する（Ｓ１４）。そして、補間処理部３５は、算出された長径、短径、長径方向のシフト量、及び短径方向のシフト量と、外形が算出された断層位置とその間の断層位置との距離とから、その間の断層位置の長径、短径、長径方向のシフト量、及び短径方向のシフト量を補間する（Ｓ１５）。
【００３７】
この外形算出の動作において、Ｘ線透過データ抽出部３２は、被検体Ｐの長径、短径、長径方向のシフト量、及び短径方向のシフト量を算出する場合、寝台装置１３の上面側及び側面側、即ち直交する２方向のＸ線透過データを抽出する。例えば、被検体Ｐの正面を０度とすると、Ｘ線管１５が０度の角度又は１８０度とＸ線管１５が９０度の角度又は２７０度の角度に存在するときのＸ線透過データだけを抽出する。
【００３８】
図４にＸ線透過データの模式図を示す。Ｘ線透過データには、チューブポジション情報が付帯しており、Ｘ線透過データ抽出部３２は、このチューブポジション情報を参照して、被検体Ｐの軸方向各位置におけるＸ線管１５が０度の角度又は１８０度に存在するときのＸ線透過データと、被検体Ｐの軸方向各位置におけるＸ線管１５が９０度の角度又は２７０度に存在するときのＸ線透過データとを抽出する。
【００３９】
次に、ファンパラ変換部３３によるファンパラ変換の一般的手順について説明する。尚、図５に示されるようにＸ線管１５から、ファン状にX線がでる。このデータだけを使って、被検体を測定しようと思うと、例えば、この円４０の大きさと、４１の大きさと４２の大きさとは、違うのであるが、Ｘ線透過データ上では、矢印４３のようになり大きさが同じになるという問題点がある。また、図６に示されるように被検体Ｐ１０の重心Ｒ１０の位置が異なるとき、検出器上ではＲ１１、Ｒ１２，Ｒ１３の位置となってしまうという問題点がある。そこで、近隣のデータを使って、データを並べ替え、パラレルビームデータに並べ替える。すなわち、ファンパラ変換を行うことによって、上記の問題点を解消する。
【００４０】
ファンパラデータ変換部３３が行うファンパラ変換では、ビュー角ごとに基準となるＸ線パスと平行となるＸ線パスが１つずつ選択される。或いは近似的に平行するパスを補間して平行なパスが生成される。
【００４１】
以下に、この平行なパスのデータ選択を行うファンパラ変換の式の一例を示す。チャンネル角（レイ角）をγ（ch）、ビュー角をβ（pview）、各チャンネルに相当するパラレルビームに垂直である軸をｓ軸とする。また、最大チャンネル角をγｍとする。また、パラレルビームはβ−ｓ座標上で表現される。
【００４２】
図７にＸ−Ｙ平面上のジオメトリにおける、チャンネル角（レイ角）γとビュー角βの関係を示す。また、図８に、ファンパラ変換におけるジオメトリを示す。図９は、ファンパラ変換における各ビュー角のパラレルビームの選択の概念を説明する図である。
【００４３】
図９（ａ）に示すように、基準となる焦点からの回転中心を通過するパスを実線の矢印で示すと、焦点が１番目のチャンネルに対するＸ線ビームの焦点となった場合には、ファンビームのうちで破線の矢印のビーム（チャンネル角γ＝−γｍ、ビュー角β＝γｍのパス）が基準となるパス（γがｎｃｈ番目のチャンネルに対するＸ線ビームの焦点となった場合には、ファンビームのうちで破線の矢印のビームが基準となるパス（γ＝０）と平行なパス（チャンネル角γ＝γｍ、ビュー角β＝−γｍのパス）として選択される。
【００４４】
図８に示すように、パラレルビームデータでの中心チャンネル（Ｃｐｃｈ）におけるｓ軸上の座標を基準値の０とすると、あるチャンネルのｓ軸上の座標Ｓ（ｃｈ）は、下記の式１で求められる。尚、ファンビームデータでの中心チャンネルをＣｃｈ、パラレルビームデータでの中心チャンネルをＣｐｃｈ、パラレルビームデータのサンプリングピッチをｄｐｃｈとする。また、FanAngleはファン角であり、２γｍとなる。ＦＯＶｒとは最大有効視野半径である。
【００４５】
あるチャンネルにおけるパラレルビームデータのチャンネルｐｃｈ（ｃｈ）は、下記の式２で求められる。尚、パラレルビームデータのサンプリングピッチｄｐｃｈは、下記の式３で求められる。
【００４６】
【数１】
2008220653.tif 000003
【００４７】
【数２】
2008220653.tif 000004
【００４８】
ここで、
Cch:ファンビームデータでの中心チャンネル
Ｃｐｃｈ：パラレルビームデータでの中心チャンネル
【数３】
2008220653.tif 000005
：パラレルデータのサンプリングピッチ
【００４９】
ファンビームに関する変数は、以下のように定義される。ｎｃｈは検出器のチャンネル数、Ｃｃｈは中心チャンネル番号である。この中心チャンネル番号ＣｃｈはＱＱオフセット量により異なる。ＱＱとはＱＱ（Quarter-Quarter）オフセット要素を示し、本実施形態が実装されるシステムに依存して決定される。このＱＱオフセットとは、検出器を中心線に対してチャンネル方向に１／４チャンネル分ずらして取り付け空間分解能を向上させる手法である。検出器が正しくオフセットされていれば通常ＱＱ＝０．２５となる。また、このＱＱオフセットが正しくなされていれば、例えばチャンネル数が８９６の場合には中心チャンネル番号Ｃｃｈは４４８．２５となる。
【００５０】
ｎｖｉｅｗは１回転当たりのＸ線透過データ数であり、例えば９００、１２００などである。raw(view,ch)は、ｃｈ番目のチャンネルのｖｉｅｗ番目のＸ線透過データのファンビームにおける生データを示す。
【００５１】
一方、パラレルビームに関する変数は、以下のように定義される。ｎｐｃｈはパラレルビームデータのチャンネル数、Ｃｐｃｈはパラレルビームデータの中心チャンネル番号である。例えばチャンネル数が８９６の場合には中心チャンネル番号は４４８．５となる。ｎｐｖｉｅｗはパラレルビームデータにおける１回転当たりのＸ線透過データの数である。praw(pview,pch)はｐｃｈ番目のチャンネルのｐｖｉｅｗ番目のＸ線透過データのパラレルビームにおける生データを示す。
【００５２】
さらに、pconv(pview,pch)はｐｃｈ番目のチャンネルのｐｖｉｅｗ番目のコンボリューション法でフィルタ補正処理されたコンボリューションデータを示す。ｄｃはリサンプリング・センタリング点のピッチを、ｎｃｐはリサンプリング・センタリング点数である。pcent(pview,cp)はリサンプリング・センタリング処理されたデータを示す。
【００５３】
また、γは着目する検出器チャンネルのチャンネル角、γｍはファン角の１／２、β０は着目するＸ線透過データのビュー角、βは各チャンネルの相対ビュー角である。
【００５４】
また、各関数はそれぞれ、floor( )が切り捨てによる整数化関数、Pv(pch)がｐｃｈ番目のチャンネルの相対Ｘ線透過データ番号、Pch(pch)がｐｃｈ番目のチャンネルのチャンネル番号である。
【００５５】
次に、パラレルビームデータのチャンネル番号を求める。まず上記式１を式２に代入すると下記の式４が得られ、これを変形すると、下記の式５が得られる。
【００５６】
【数４】
2008220653.tif 000006
【００５７】
【数５】
2008220653.tif 000007
【００５８】
また、図８に示すように、下記の式６が成立する。
【００５９】
【数６】
2008220653.tif 000008
【００６０】
【数７】
2008220653.tif 000009
【００６１】
従って、ｐｃｈ番目のチャンネルでの相対Ｘ線透過データ番号Ｐｖは、上記の式７で求められる。以上により、必要なチャンネルに対するパラレルビームpraw(pview,ch）を選択する。
【００６２】
この必要なチャンネルに対するパラレルビームpraw(pview,ch）は、以下の式により生成できる。尚、図１０に、各ビュー角ごとに選択されたパラレルビーム（の各チャンネル）とこのパラレルビームが投影されるｓ軸との関係を示す。ｓ軸は、投影したいビューの角度に対して垂直な軸である。後述するチャンネル方向の位置補正の値は、このｓ軸を基準として算出される。
【００６３】
【数８】
2008220653.tif 000010
【００６４】
【数９】
2008220653.tif 000011
【００６５】
上記の式８、式９において、floor( )が切り捨てによる整数化関数である。
ここで、
【００６６】
【数１０】
2008220653.tif 000012
【数１１】
2008220653.tif 000013
式（１０），（１１）により
【数１２】
2008220653.tif 000014
である。
【００６７】
また、重み付け関数を以下の式１３、式１４のように定義する。
【数１３】
2008220653.tif 000015
【数１４】
2008220653.tif 000016
【００６８】
即ち、必要なチャンネルに対するパラレルビームpraw(pview,ch）は、次の式１５で求められる。
【００６９】
【数１５】
2008220653.tif 000017
【００７０】
次に、被検体外形算出部３４による被検体Ｐの長径と短径とシフト量の算出例を図１１に示す。図１１は、ファンパラ変換後のＸ線透過データのプロファイルの一例である。横軸は、位置を示し、点Ｐ１１と点Ｐ１２の距離が被検体Ｐの幅Ｗである。
【００７１】
被検体外形算出部３４は、０度や１８０度のＸ線透過データから点Ｐ１１と点Ｐ１２の距離を被検体Ｐの長径として求め、９０度や２７０度のＸ線透過データから点Ｐ１１と点Ｐ１２の距離を被検体Ｐの短径として求める。さらに、点Ｐ１１と点Ｐ１２の中点とＸ線透過データのプロファイルの中心とのズレから長径方向及び短径方向のシフト量を求める。
【００７２】
次に、補間処理部３５による特定方向からＸ線が曝射された断層位置以外の断層位置を補間する処理を図１２に模式的に示す。
【００７３】
補間処理部３５は、被検体外形算出部３４で算出された各断層位置での長径、短径、長径方向のシフト量、短径方向のシフト量を、外形が算出された断層位置と外形を保管する断層位置との距離に応じて重み付けし、正規化する。
【００７４】
例えば、１８０度の角度からＸ線が曝射された断層位置Ｐ２２の長径をＡとし、０度の角度からＸ線が曝射された断層位置Ｐ２１の長径をＢとし、その中間に存在する２７０度からＸ線が曝射された断層位置Ｐ２０の被検体Ｐの長径Ｃを求めるとき、２７０度の角度からＸ線が曝射された断層位置の長径Ｃは、Ｐ２１とＰ２２との距離の比が０．５：０．５であるから、Ｃ＝０．５Ａ×０．５Ｂを計算することによって求められる。また、３１５度の角度からＸ線が曝射された断層位置の長径Ｃは、Ｐ２１及びＰ２２との距離の比が０．２５：０．７５であるから、Ｃ＝０．２５Ａ×０．７５Ｂを計算することによって求められる。即ち、算出された外形を距離の逆比で重み付けして間の断層位置の外形を補間する。
【００７５】
以上のようにして、外形推定部２９は、被検体の外形を算出する。次に、再構成処理部２３による画像再構成前のＸ透過データの補正についてさらに詳細に説明する。
【００７６】
図１３は、再構成処理部２３のブロック構成図である。
【００７７】
再構成処理部２３では、外形推定部２９によって算出された被検体の外形を用いて種々の補正を行い再構成処理を行う。この再構成処理部２３は、散乱線補正部５０とＲＡＳＰ処理部５１とＢＨＣ処理部５２と再構成部５３を備えている。
【００７８】
散乱線補正部５０は、外形推定部２９によって得られた外形を用いてＸ線透過データから散乱線成分を除去する補正を行う。
【００７９】
ここで、Ｘ線管１５とＸ線検出器１６の素子を結んだパス上のＸ線の減衰の度合いを測定するというのがＸ線ＣＴ装置１０の基本的な構成である。それゆえ、当然、散乱線などは、望ましくはないので、散乱線を除去するコリメータがＸ線管１５とＸ線検出器１６との間に介在しており、散乱線がＸ線検出器１６に入ってこないようにしている。すなわち、直線上の減衰だけを測定する。Ｘ線ＣＴ装置１０は、基本的にＸ線管１５とＸ線検出器１６の一つセットで構成されているが、最近、同時に二セットのＸ線透過データをとるＸ線ＣＴ装置が、実現化されてきている。このときに問題となるのが、Ｘ線検出器１６に散乱線が入ってくる可能性があるということである。このような散乱線を取り除くことが困難である。この問題点の解決策にこの被検体の外形を用いて、外形のエッジ部分で散乱されるＸ線の量を推定し、その散乱線で実際のＸ線検出器１６に入射されるＸ線強度を補正する。このときに外形推定部２９で算出された外形を用いることにより、より正確に補正することができる。
【００８０】
図１４は、散乱線補正部５０の散乱線補正の動作を示すフローチャートである。まず、散乱線補正部５０は、外形推定部２９から外形の情報を取得する（Ｓ２１）。外形の情報を得ると、散乱線補正部５０は、被検体Ｐのエッジ部から散乱されるＸ線の量を外形から算出する（Ｓ２２）。そして、散乱されるＸ線がＸ線検出器１６に入射する量を算出する（Ｓ２３）。入射量が算出されると、散乱線補正部５０は、算出された値をＸ線透過データの値から減じる補正を行う（Ｓ２４）。
【００８１】
ＲＡＳＰ処理部５１は、外形推定部２９によって得られた外形を用いてＲＡＳＰアーチファクトの基となるノイズ除去のためのローパスフィルタをＸ線透過データに対して選択的にかける。Ｘ線透過データの一部は、ローパスフィルタを通過させ、Ｘ線透過データの一部は、ローパスフィルタを通過させない。このローパスフィルタをかける箇所とかけない箇所を外形により決定する。
【００８２】
ＲＡＳＰアーチファクトは、Ｘ線検出器１６が受けるノイズによって生じるやすり状のアーチファクトである。Ｓ／Ｎ比が悪い箇所のＸ線透過データにローパスフィルタをかけると、被検体Ｐを透過して得たデータも失われやすくなる。被検体Ｐの外形が厚いところを透過したＸ線強度の減弱は大きく、Ｓ／Ｎ比は悪くなる。ＲＡＳＰ処理部５１は、ローパスフィルタをかけても被検体Ｐを透過して得たデータを失いにくい外形が薄いところを透過して得たＸ線透過データに対してローパスフィルタをかけ、ローパスフィルタをかけると被検体Ｐを透過して得たデータを失いやすい外形が薄いところを透過して得たＸ線透過データに対してはローパスフィルタをかけない。
【００８３】
図１５は、ＲＡＳＰ処理部５１のＲＡＳＰ処理の動作を示すフローチャートである。まず、外形推定部２９から被検体Ｐの外形の情報を読み出し（Ｓ３１）、被検体Ｐの厚みが所定値以上の断層位置に対応するＸ線透過データにローパスフィルタをかけるフィルタを作成する（Ｓ３２）。ＲＡＳＰ処理部５１は、所定値を予め有しており、所定値を読み出して外形から算出される厚みと比較する。比較の結果、厚みが所定値以上であれば、その厚みを有する外形位置を透過して得たＸ線透過データに対するローパスフィルタが作成される。
【００８４】
ＲＡＳＰ処理部５１は、フィルタを作成すると、Ｘ線透過データに対してフィルタをかける（Ｓ３３）。これにより、ローパスフィルタによりＸ線が透過することにより得たデータを失わずにＲＡＰアーチファクトが除去される。
【００８５】
ＢＨＣ処理部５２は、外形推定部２９によって得られた外形を用いてビームハードニング効果の影響を加味してＸ線透過データの各値を加減するＢＨＣ処理を行う。
【００８６】
Ｘ線は、単色でなく多色Ｘ線であるため、透過する箇所によってＸ線のスペクトルが異なってくる。そのため、徐々にＸ線は、減衰されにくくなってくる。このことを、ビームハードニング(ＢＨ)という。被検体Ｐの透過長によってＸ線検出器１６は決まったカウントを得られるはずであるが、実際は、Ｘ線が減衰されにくくなるので、みかけよりもカウントが多くなってしまう場合がある。それを補正する方法がビームハードニングコレクション（ＢＨＣ）と呼ばれている。
【００８７】
図１６は、ＢＨＣ処理部５２のＢＨＣ処理の動作を示すフローチャートである。まず、外形推定部２９から被検体の外形の情報を得て（Ｓ４１）、長径や短径等で示される外形状から各断層位置のＸ線の透過長を算出する（Ｓ４２）。
【００８８】
そして、算出されたＸ線の透過長に基づいてＸ線透過データのビームハードニング効果による誤差成分を算出する（Ｓ４３）。ＢＨＣ処理部５２は、図１７に示すような透過長に対応するＸ線強度の減弱度合いにおけるビームハードニング曲線とビームハードニング効果がないとした場合の理想線との関係を予め記憶している。透過長が算出されると、その透過長に対する理想線でのＸ線強度の減衰度合いとビームハードニング曲線でのＸ線強度の減衰度合いとを算出し、さらに両者のギャップを算出することで、この透過長を有する断層位置を撮影して得たＸ線透過データの誤差成分が求められる。
【００８９】
ＢＨＣ処理部５２は、Ｘ線透過データの誤差成分を算出すると、算出した誤差成分に対応する透過長を有する断層位置を撮影して得たＸ線透過データの値から誤差成分の値を減じる補正を行う（Ｓ４４）。
【００９０】
これにより、ビームハードニング効果の影響が除去されたＸ線透過データが得られる。
【００９１】
再構成部５３は、散乱線補正部５０、ＲＡＳＰ処理部５１、ＢＨＣ処理部５２の少なくとも一つを通過して補正されたＸ線透過データを用いて被検体Ｐの画像を再構成する。
【００９２】
再構成部５３は、１スライスの断層像を再構成ために被検体Ｐの約３６０°分のＸ線透過データを用い、またはハーフスキャン法により１８０°＋ビュー角分のＸ線透過データを用いて、ファンビーム・コンボリューション・バックプロジェクション法、ヘリカル補間法、フェルドカンプ法、又はコーンビーム再構成法等の各種再構成処理の何れかを使用可能となっている。
【００９３】
ヘリカル補間法は、ファンビーム再構成法と併用され得る例えば２回転分の投影データから再構成面上の投影データを補間により求める再構成法である。フェルドカンプ法は、コーンビームのように再構成面に対して投影レイが交差する場合の再構成法であり、コーン角が小さいことを前提として畳み込みの際にはファン投影ビームとみなして処理し、逆投影はスキャンの際のレイに沿って処理する近似的画像再構成法である。コーンビーム再構成法は、フェルドカンプ法よりもコーン角エラーが抑えられる方法として再構成面に対するレイの角度に応じて投影データを補正する再構成法である。
【００９４】
この再構成処理部２３で外形を用いてＸ線透過データを補正し、補正したＸ線透過データから被検体Ｐの画像を再構成することにより、画像処理を経て補正により画質に優れた画像が表示装置２７に表示される。
【００９５】
以上のように、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１０で用いられた外形推定方法では、再構成された画像からではなく、Ｘ線を曝射するＸ線管を被検体の周囲を回転させることで得られたＸ線透過データ、即ち本スキャンで得られたＸ線透過データから被検体の外形を算出するため、二度の再構成処理の必要がなくリアルタイム性が向上する。また、スキャノグラム撮影と本スキャンを行うときというような時間差がないため、被検体の位置のずれによる画像の精度の低下が起こらず、スキャノグラムで推定された外形を用いて再構成された画像を得るときに比べて、格段に精度の高い再構成された画像を得ることができる。
【００９６】
また、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１０で用いられた再構成方法では、被検体の外形に起因するＸ線の透過特性を考慮することで、散乱線補正、ＲＡＳＰ処理、又はＢＨＣを効果的に実行でき、スキャノグラムから得た被検体の外形に基づいた撮影プランに従った本スキャンと比べても、見劣りしない良質な画像を再構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の外形推定部のブロック構成図である。
【図３】外形推定部による外形算出の動作を示すフローチャートである。
【図４】Ｘ線透過データの模式図である。
【図５】被検体の位置とＸ線透過データ上で測定される被検体の幅の関係を示す模式図である。
【図６】被検体の位置とＸ線透過データ上で測定される比延滞の幅とシフト量の関係を示す模式図である。
【図７】ヘリカルスキャンのＸ−Ｙ軸上の幾何平面を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態におけるファンパラ変換における幾何空間を説明する図である。
【図９】ファンパラ変換における各ビュー角のパラレルビームの選択の手法を説明する図である。
【図１０】生成されたパラレルビームと投影軸との関係を説明する図である。
【図１１】ファンパラ変換後のＸ線透過データのプロファイルの一例である。
【図１２】特定方向からＸ線が曝射された断層位置以外の断層位置を補間する処理を示す模式図である。
【図１３】再構成処理部のブロック構成図である。
【図１４】散乱線補正部の散乱線補正の動作を示すフローチャートである。
【図１５】ＲＡＳＰ処理部のＲＡＳＰ処理の動作を示すフローチャートである。
【図１６】ＢＨＣ処理部のＢＨＣ処理の動作を示すフローチャートである。
【図１７】ビームハードニング曲線と理想線との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９８】
１０        Ｘ線ＣＴ装置
１１        架台装置
１２        コンソール部
１３        寝台装置
１４        高電圧発生装置
１５        Ｘ線管
１６        Ｘ線検出器
１７        データ収集装置
１８        回転架台（ガントリ）
１９        架台駆動装置
２０        スキャン制御部
２１        前処理部
２２        Ｘ線透過データ記憶部
２３        再構成処理部
２４        画像記憶部
２５        画像処理部
２６        入力装置
２７        表示装置
２８        撮影プラン記憶部
２９        外形推定部
３０        寝台駆動装置
３２        Ｘ線透過データ抽出部
３３        ファンパラ変換部
３４        被検体外形算出部
３５        補間処理部
５０        散乱線補正部
５１        ＲＡＳＰ処理部
５２        ＢＨＣ処理部
５３        再構成部
【図１】
2008220653.tif 000018
【図２】
2008220653.tif 000019
【図３】
2008220653.tif 000020
【図４】
2008220653.tif 000021
【図５】
2008220653.tif 000022
【図６】
2008220653.tif 000023
【図７】
2008220653.tif 000024
【図８】
2008220653.tif 000025
【図９】
2008220653.tif 000026
【図１０】
2008220653.tif 000027
【図１１】
2008220653.tif 000028
【図１２】
2008220653.tif 000029
【図１３】
2008220653.tif 000030
【図１４】
2008220653.tif 000031
【図１５】
2008220653.tif 000032
【図１６】
2008220653.tif 000033
【図１７】
2008220653.tif 000034