(57)【要約】      （修正有）【課題】ビュー・チャンネル空間における投影データの正常性を判定する方法、および、そのような判定を行うＸ線ＣＴ装置を実現する。【解決手段】ビュー・チャンネル空間に収集された投影データの正常性を評価する方法であって、ビュー・チャンネル空間において相互にミラーポイントの関係にあるデータポイント対における投影データの相違を求め、それに基づいて投影データの正常性を評価する。データポイントＡに対応する正確なミラーポイントＡ’がないときは、近傍のデータポイントＢ，Ｃのデータから補間したデータを利用する。【選択図】図６
2008253794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビュー・チャンネル空間に収集された投影データの正常性を評価する方法であって、
前記ビュー・チャンネル空間において相互にミラーポイントの関係にあるデータポイント対における投影データの相違を求め、それに基づいて投影データの正常性を評価する、
ことを特徴とする投影データ評価方法。
【請求項２】
前記ミラーポイントに実測投影データがないときはその近傍の複数のデータポイントにおける実測投影データから補間したデータを利用する、
ことを特徴とする請求項１に記載の投影データ評価方法。
【請求項３】
Ｘ線を利用して撮影対象について画像再構成用の投影データをビュー・チャンネル空間に収集するデータ収集手段と、
前記投影データに基づいて画像を再構成する再構成手段と、
を有するＸ線ＣＴ装置であって、
前記ビュー・チャンネル空間において相互にミラーポイントの関係にあるデータポイント対における投影データの相違を求め、それに基づいて投影データの正常性を評価する評価手段、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記評価手段は、
前記ミラーポイントに実測投影データがないときはその近傍の複数のデータポイントにおける実測投影データから補間したデータを利用する、
ことを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像再構成方法および投影データ（ｄａｔａ）評価方法並びにＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関し、特に、投影データの正常性を評価する方法、並びに、そのような画像再構成や投影データ評価を行うＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置では、ビュー・チャンネル（ｖｉｅｗ−ｃｈａｎｎｅｌ）空間にハーフスキャン（ｈａｌｆ  ｓｃａｎ）分だけ実測投影データを収集し、フルスキャン（ｆｕｌｌ  ｓｃａｎ）に足りない部分は実測投影データに含まれる対向データで補充して画像を再構成することがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平４−８４９４０号公報（第３−４頁、第２−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ビュー・チャンネル空間におけるデータポイントは離散的なので、正しく対向するデータが実測データ中に必ずあるとは限らない。そのような場合は、実測データのうちで最も良く対向するデータが利用されるが、完全な対向データではないので、再構成画像の品質が良くない。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、完全な対向データがない場合でもパーシャルスキャン分の投影データから品質の良い画像を再構成する方法、および、そのような画像再構成が可能なＸ線ＣＴ装置を実現することである。また、ビュー・チャンネル空間における投影データの正常性を判定する方法、および、そのような判定を行うＸ線ＣＴ装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、パーシャルスキャン分の実測投影データが収集されたビュー・チャンネル空間において、実測投影データが存在しないデータポイントについてはそのミラーポイントにおける実測投影データで補充してフルスキャン分の投影データを形成し、前記フルスキャン分の投影データに基づいて画像を再構成する方法であって、前記ミラーポイントに実測投影データがないときはその近傍の複数のデータポイントにおける実測投影データから補間したデータを利用する、ことを特徴とする画像再構成方法である。
【０００６】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、Ｘ線を利用して撮影対象について画像再構成用の投影データをビュー・チャンネル空間に収集するデータ収集手段と、パーシャルスキャン分の実測投影データが収集された前記ビュー・チャンネル空間において、実測投影データが存在しないデータポイントについてはそのミラーポイントにおける実測投影データで補充してフルスキャン分の投影データを形成し、前記フルスキャン分の投影データに基づいて画像を再構成する再構成手段と、を有するＸ線ＣＴ装置であって、前記再構成手段は、前記ミラーポイントに実測投影データがないときはその近傍の複数のデータポイントにおける実測投影データから補間したデータを利用する、ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【０００７】
（１）または（２）に記載の各観点での発明では、ミラーポイントに実測投影データがないときはその近傍の複数のデータポイントにおける実測投影データから補間したデータを利用するので、完全な対向データで補充することができ、これによって、品質の良い再構成画像を得ることができる。なお、パーシャルスキャンはハーフスキャンであることが、最小限のスキャンによって必要十分な投影データを得る点で好ましい。
【０００８】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、ビュー・チャンネル空間に収集された投影データの正常性を評価する方法であって、前記ビュー・チャンネル空間において相互にミラーポイントの関係にあるデータポイント対における投影データの相違を求め、それに基づいて投影データの正常性を評価する、とを特徴とする投影データ評価方法である。
【０００９】
（４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、Ｘ線を利用して撮影対象について画像再構成用の投影データをビュー・チャンネル空間に収集するデータ収集手段と、前記投影データに基づいて画像を再構成する再構成手段と、を有するＸ線ＣＴ装置であって、前記ビュー・チャンネル空間において相互にミラーポイントの関係にあるデータポイント対における投影データの相違を求め、それに基づいて投影データの正常性を評価する評価手段を具備する、ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１０】
（３）または（４）に記載の各観点での発明では、ビュー・チャンネル空間において相互にミラーポイントの関係にあるデータポイント対における投影データの相違を求め、それに基づいて投影データの正常性を評価する。相互にミラーポイントの関係にあるデータポイント対における投影データは相互に対向データとなり、本来同一の値となるべきものであるから、それらの相違に基づいて正常性を評価することができる。
【００１１】
ミラーポイントに実測投影データがないときはその近傍の複数のデータポイントにおける実測投影データから補間したデータを利用することが、評価の制度を高める点で好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、完全な対向データがない場合でもパーシャルスキャン分の投影データから品質の良い画像を再構成する方法、および、そのような画像再構成が可能なＸ線ＣＴ装置を実現することができる。また、ビュー・チャンネル空間における投影データの正常性を判定する方法、および、そのような判定を行うＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００１４】
図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。走査ガントリ２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）２２により扇状のＸ線ビーム（ｂｅａｍ）すなわちファンビーム（ｆａｎ  ｂｅａｍ）となるように成形され、Ｘ線検出器２４に照射される。
【００１５】
Ｘ線検出器２４は、扇状のＸ線ビームの広がりの方向にアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列された複数の検出素子を有する。Ｘ線検出器２４の構成については後にあらためて説明する。Ｘ線管２０、コリメータ２２およびＸ線検出器２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置については後にあらためて説明する。
【００１６】
Ｘ線検出器２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６はＸ線検出器２４の個々の検出素子の検出信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｄａｔａ）として収集する。
【００１７】
Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００１８】
以上のＸ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。
【００１９】
撮影テーブル４は、図示しない撮影の対象を走査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。対象とＸ線照射空間との関係については後にあらためて説明する。
【００２０】
操作コンソール６はデータ処理装置６０を有する。データ処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。データ処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。データ処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。
【００２１】
走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３６が制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。
【００２２】
データ処理装置６０には、また、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４を通じてデータ処理装置６０に入力される。
【００２３】
データ処理装置６０には記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、走査ガントリ２が収集したデータを記憶する。走査ガントリ２、データ収集バッファ６４、データ処理装置６０および記憶装置６６からなる部分は、本発明におけるデータ収集手段の実施の形態の一例である。
【００２４】
記憶装置６６は、また、データ処理装置６０のためのプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）を記憶する。データ処理装置６０が記憶装置６６に記憶されたプログラムを実行することにより、撮影に関わる各種のデータ処理が行われる。
【００２５】
データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて記憶装置６６に収集した複数ビューの投影データを用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法等が用いられる。データ処理装置６０は、本発明における再構成手段の実施の形態の一例である。
【００２６】
データ処理装置６０には、また、表示装置６８および操作装置７０が接続されている。表示装置６８は、データ処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、使用者によって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置６０に入力する。使用者は表示装置６８および操作装置７０を使用してインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００２７】
図２に、Ｘ線検出器２４の模式的構成を示す。同図に示すように、Ｘ線検出器２４は、多数のＸ線検出素子２４（ｉ）を１次元のアレイ状に配列した多チャンネルのＸ線検出器となっている。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。Ｘ線検出素子２４（ｉ）は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。
【００２８】
Ｘ線検出器２４は、図３に示すように、複数のＸ線検出素子２４（ｉｋ）を２次元のアレイ状に配列したものであってよい。複数のＸ線検出素子２４（ｉｋ）は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。ｋは列番号であり例えばｋ＝１，２，３，４である。Ｘ線検出素子２４（ｉｋ）は、列番号ｋが同一なもの同士でそれぞれ検出素子列を構成する。なお、Ｘ線検出器２４の検出素子列は４列に限るものではなく、それ以上または以下の複数であってよい。
【００２９】
Ｘ線検出素子２４（ｉｋ）は、例えばシンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）の組み合わせによって構成される。なお、これに限るものではなく、例えばカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子、あるいは、キセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型のＸ線検出素子であってよい。
【００３０】
図４に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２とＸ線検出器２４の相互関係を示す。なお、図４の（ａ）は走査ガントリ２の正面から見た状態を示す図、（ｂ）は側面から見た状態を示す図である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２により扇状のＸ線ビーム４００となるように成形されてＸ線検出器２４に照射される。以下、扇状のＸ線ビームをファンビームＸ線ともいう。
【００３１】
図４の（ａ）では、ファンビームＸ線４００の広がりを示す。ファンビームＸ線４００の広がり方向は、Ｘ線検出器２４におけるチャンネルの配列方向に一致する。コリメータ２２は、空間を隔てて互いに対向する１対のコリメータブレード（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ  ｂｌａｄｅ）２２２，２２４を有する。コリメータブレード２２２，２２４の間の空間が、ファンビームＸ線４００の広がりの方向の開口（アパーチャ：ａｐｅｒｔｕｒｅ）となる。このアパーチャがファンビームＸ線４００の開き角度を決定する。開き角度はファンアングル（ｆａｎ  ａｎｇｌｅ）とも呼ばれる。
【００３２】
図４の（ｂ）ではファンビームＸ線４００の厚みを示す。ファンビームＸ線４００の厚み方向は、Ｘ線検出器２４における複数の検出素子列の並設方向に一致する。コリメータ２２は、空間を隔てて互いに対向する１対のコリメータブレード２２６，２２８を有する。コリメータブレード２２６，２２８の間の空間が、ファンビームＸ線４００の厚みの方向のアパーチャとなる。このアパーチャがファンビームＸ線４００の厚みを決定する。
【００３３】
このようなファンビームＸ線４００の扇面に体軸を交差させて、例えば図５に示すように、撮影テーブル４に載置された対象８がＸ線照射空間に搬入される。走査ガントリ２は、内部にＸ線照射・検出装置を包含する筒状の構造になっている。
【００３４】
Ｘ線照射空間は走査ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。ファンビームＸ線４００によってスライス（ｓｌｉｃｅ）された対象８の像がＸ線検出器２４に投影される。Ｘ線検出器２４によって、対象８を透過したＸ線が検出される。対象８に照射するファンビームＸ線４００の厚みｔｈは、コリメータ２２のアパーチャによって定まる。
【００３５】
Ｘ線管２０、コリメータ２２およびＸ線検出器２４からなるＸ線照射・検出装置は、それらの相互関係を保ったまま対象８の体軸の周りを回転（スキャン：ｓｃａｎ）する。これによって、アキシャルスキャン（ａｘｉａｌ  ｓｃａｎ）が行われる。アキシャルスキャンにより複数ビューの投影データが収集される。投影データが記憶されたメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）空間は、ビュー・チャンネル空間と呼ばれる。
【００３６】
図６に、ビュー・チャンネル空間の概念図を示す。同図において、縦軸がビューであり横軸がチャンネルである。ビューはファンビームＸ線４００の中心ビームの回転角度βで表す。中心ビームは回転中心を通るビームである。チャンネルは中心ビームを基準とするＸ線ビームの角度γで表す。このようなビュー・チャンネル空間が検出素子列ごとに形成される。
【００３７】
フルスキャンを行ったときは、βが０から２πまでの範囲の投影データが実測で得られるが、ハーフスキャンを行ったときは、βが０からπ＋２γmax までの範囲の投影データしか実測されないので、π＋２γmax から２πまでの範囲にはデータがない。なお、２γmax はファンビームＸ線４００のファンアングルである。
【００３８】
ハーフスキャンの投影データからフルスキャンの投影データを形成するときは、π＋２γmax から２πまでの範囲にハーフスキャンの投影データを補充する。データの補充はミラーポイント（ｍｉｒｒｏｒ ｐｏｉｎｔ）の関係を利用して行われる。
【００３９】
π＋２γmax から２πまでの範囲におけるデータポイントＡに関して、ミラーポイントＡ’がある。データポイントＡのビュー・チャンネル（βA，γA）と、ミラーポイントＡ’のビュー・チャンネル（βA'，γA'）は次式のような関係にある。
【００４０】
【数１】
2008253794.tif 000003
【００４１】
このような関係にあるデータポイントのデータ同士はいわゆる対向データとなり同一の値を持つので、データポイントＡにデータポイントＡ’のデータを複写することにより、実際にスキャンしたのと等価のデータを得ることができる。
【００４２】
これをπ＋２γmax から２πまでの範囲の全てのデータポイントについて行ってフルスキャン分のデータを得るのであるが、実際のスキャンでは、ビューβの値がディスクリート（ｄｉｓｃｒｅｔｅ）になっているので、データポイントＡによっては、そのミラーポイントＡ’の位置にはデータがなく、その近傍のデータポイントＢおよびＣにしかないことも多い。
【００４３】
そこで、そのような場合は、データポイントＡ’のデータをデータポイントＢ，Ｃにおけるデータからの補間によって求め、これをデータポイントＡのデータとする。すなわち、
【００４４】
【数２】
2008253794.tif 000004
【００４５】
ここで、
βB：データポイントＢのビュー
βC：データポイントＣのビュー
なお、データポイントＢ，Ｃのチャンネルは同一である。
【００４６】
このようにすることにより、フルスキャン分の正しいデータを得ることができる。なお、補間は上記のような１次補間に限らず、２次や３次等の適宜の高次の補間を行うようにしてもよい。
【００４７】
データ処理装置６０は、以上のようなフルスキャンデータ形成を行った後に画像再構成を行う。上記の処理により、ハーフスキャン分のデータからフルスキャン分の正しいデータが得られるので、再構成画像は品質の良いものとなる。それに加えて、画像再構成に用いられるデータはもともとハーフスキャン分のデータなので、フルスキャンを行った場合よりも時間分解能の良い画像を得ることできる。なお、スキャンはハーフスキャンに限らず、ハーフスキャン以上、フルスキャン未満の適宜のパーシャルスキャン（ｐａｒｔｉａｌ  ｓｃａｎ）であってよい。
【００４８】
時間分解能をとくに高める必要がないときは、フルスキャンを行うようにしてもよい。フルスキャンを行った場合はβが０から２πまでの範囲の投影データが得られ、データポイントＡのデータも実測値となる。
【００４９】
このようなフルスキャン分のデータにおいて、理想的にはデータポイントＡのデータはミラーポイントＡ’のデータと同一の値となるべきであるが、ノイズ（ｎｏｉｓｅ）や対象８の体動等により相違が生じる場合がある。この相違が大きいときは、対向データ間の矛盾により再構成画像の品質が低下する。
【００５０】
そこで、データ処理装置６０はデータポイントＡのデータとそのミラーポイントのデータＡ’についてそれらの相違を求め、この相違に基づいて異常の有無を検出する。その場合も、データポイントＡに対応する正確なミラーポイントＡ’がないときは、近傍のデータポイントＢ，Ｃのデータから補間したデータを利用する。これによって、評価の制度を高めることができる。
【００５１】
このような判定によりデータ異常を検出したときは、その旨を表示して画像再構成を中止するか、異常報知を付与して再構成画像を表示する。これによって、使用者はスキャンのやり直し等適宜の処置を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】Ｘ線ＣＴ装置のブロック図である。
【図２】Ｘ線検出器の模式的構成を示す図である。
【図３】Ｘ線検出器の模式的構成を示す図である。
【図４】Ｘ線照射・検出装置の模式的構成を示す図である。
【図５】Ｘ線照射・検出装置の模式的構成を示す図である。
【図６】ビュー・チャンネル空間を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
２  走査ガントリ
２０  Ｘ線管
２２  コリメータ
２４  Ｘ線検出器
２６  データ収集部
２８  Ｘ線コントローラ
３０  コリメータコントローラ
３２  回転部
３６  回転コントローラ
４  撮影テーブル
６  操作コンソール
６０  データ処理装置
６２  制御インタフェース
６４  データ収集バッファ
６６  記憶装置
６８  表示装置
７０  操作装置
【図１】
2008253794.tif 000005
【図２】
2008253794.tif 000006
【図３】
2008253794.tif 000007
【図４】
2008253794.tif 000008
【図５】
2008253794.tif 000009
【図６】
2008253794.tif 000010