(57)【要約】【課題】より少ないデータ処理量で、より短時間に所望のスライス厚の画像データを再構成することが可能なＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴ装置におけるデータ処理方法を提供することである。【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管から被検体にＸ線を曝射し、スライス方向に複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器において被検体を透過したＸ線を検出することによって複数のＸ線検出素子にそれぞれ対応するＸ線検出データを収集する(S20)データ収集手段と、Ｘ線検出データから複数のＸ線検出素子にそれぞれ対応する生データを生成する(S21)生データ生成手段と、生データから指定可能な出力用の画像データのスライス厚以下のスライス厚を有する複数の画像データを単位画像データとして生成する(S25)単位画像データ生成手段と、単位画像データを保存する(S26)データ記憶手段と、単位画像データから指定されたスライス厚の画像データを生成する(S26)出力画像データ生成手段とを有する。【選択図】  図４
2008061957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管から被検体にＸ線を曝射し、スライス方向に複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器において前記被検体を透過したＸ線を検出することによって前記複数のＸ線検出素子にそれぞれ対応するＸ線検出データを収集するデータ収集手段と、
前記Ｘ線検出データから前記複数のＸ線検出素子にそれぞれ対応する生データを生成する生データ生成手段と、
前記生データから指定可能な出力用の画像データのスライス厚以下のスライス厚を有する複数の画像データを単位画像データとして生成する単位画像データ生成手段と、
前記単位画像データを保存するデータ記憶手段と、
前記単位画像データから指定されたスライス厚の画像データを生成する出力画像データ生成手段と、
を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記出力画像データ生成手段によって生成される前記画像データの前記スライス厚を設定するスライス厚設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記出力画像データ生成手段によって生成される前記画像データのスライス方向における範囲および前記スライス厚を設定するスライス厚設定手段をさらに備え、
前記出力画像データ生成手段は、前記スライス厚設定手段によって設定された範囲において前記画像データを生成するように構成されることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記出力画像データ生成手段によって生成される前記画像データのスライス方向における範囲および前記範囲ごとに前記スライス厚を設定するスライス厚設定手段をさらに備え、
前記出力画像データ生成手段は、前記スライス厚設定手段によって設定された前記範囲ごとに前記範囲に対応する前記スライス厚で前記画像データを生成するように構成されることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記単位画像データ生成手段は、前記複数のＸ線検出素子のスライス方向におけるぞれぞれの幅に対応するスライス厚を有する複数の画像データを前記単位画像データとして生成するように構成されることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記出力画像データ生成手段は、前記単位画像データに対して設定された重みを用いて前記単位画像データの重み付け加算処理を行うことによって前記指定されたスライス厚の画像データを生成するように構成されることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
Ｘ線管から曝射されて被検体を透過し、スライス方向に複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器によって検出されたＸ線の検出データから前記複数のＸ線検出素子にそれぞれ対応する生データを生成するステップと、
前記生データから指定可能な出力用の画像データのスライス厚以下のスライス厚を有する複数の画像データを単位画像データとして生成するステップと、
前記単位画像データを保存するステップと、
前記単位画像データから指定されたスライス厚の画像データを生成するステップと、
を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置におけるデータ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を被検体に照射し、被検体を透過したＸ線を検出して画像再構成を行うことにより被検体の画像を生成するＸ線ＣＴ(computed tomography)装置およびＸ線ＣＴ装置におけるデータ処理方法に係り、特により効率的な画像再構成処理を行うことにより画像再構成時間を短縮させたＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴ装置におけるデータ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像診断装置の１つとしてＸ線ＣＴ装置がある。Ｘ線ＣＴ装置は、互いに対向するＸ線管とＸ線検出器とを被検体周りに回転させることにより、Ｘ線管から様々な角度で被検体に照射され、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器により検出して映像化する装置である。近年では、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器として、Ｘ線検出素子を２次元に配列した２次元アレイ型のＸ線平面検出器が用いられている。２次元アレイ型のＸ線平面検出器では、Ｘ線検出素子の多列化が進んでおり、Ｘ線検出器の回転方向である行方向のみならず、Ｘ線検出器の回転軸方向である列方向におけるＸ線検出素子の数が増加する傾向にある。
【０００３】
そして、多列型のＸ線平面検出器に備えられる各Ｘ線検出素子によりそれぞれ検出された複数のＸ線検出データから画像再構成処理を経て表示用のＸ線診断画像が生成される。尚、Ｘ線管およびＸ線検出器を被検体周りに螺旋状に回転させて行うスキャンはヘリカルスキャンと呼ばれる。これに対し、被検体の体軸方向におけるＸ線管およびＸ線検出器の移動を伴わずに被検体周りに回転させて行うスキャンはコンベンショナルスキャンと呼ばれる。そして、ここではヘリカルスキャンによってＸ線検出データを収集する場合について説明する。
【０００４】
図７は、従来の多列型のＸ線ＣＴ装置におけるヘリカルスキャンによって収集されたＸ線検出データの処理手順を示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【０００５】
まずステップＳ１において、Ｘ線検出データのデータ収集が行われる。すなわち、互いに対向するＸ線管とＸ線検出器とを被検体周りに複数回に亘って回転させつつ被検体の体軸方向に移動させる。この結果、Ｘ線管とＸ線検出器のペアは、被検体周りをヘリカルに移動する。そしてヘリカルに移動するＸ線管から被検体に向けてＸ線が断続的に曝射される。このようにして、様々な角度および体軸方向の位置から被検体を透過したＸ線は、Ｘ線検出器に２次元状に配列されたｉ列の各Ｘ線検出素子によりＸ線検出データとして検出される。
【０００６】
Ｘ線を被検体周りに３６０度以上の方向から曝射し、３６０度以上の方向から得られるＸ線検出データを用いて画像を再構成するスキャンはオーバースキャンと呼ばれる。これに対し、３６０度未満の角度、例えば、１８０度＋Ｘ線のファン角度分の方向からＸ線を曝射し、３６０度未満のＸ線検出データから画像を再構成する手法はハーフ再構成と呼ばれる。従って、オーバースキャンまたはハーフ再構成用のスキャンのいずれかのスキャンによって、Ｘ線検出データが収集される。
【０００７】
そして、収集されたＸ線検出データは、Ｘ線検出器からデータ収集システム(DAS:data acquisition system)に与えられ、DASにおいて増幅、積分処理、Ａ／Ｄ(Analog to Digital)変換処理、対数変換処理等のDAS処理が行われることによってＸ線検出データから投影データが生成される。
【０００８】
次に、ステップＳ２において、投影データに対して必要な前処理が施されることによって生データが生成される。
【０００９】
次に、ステップＳ３において、生成された生データが、記憶装置であるRDD(raw data disk)に保存される。
【００１０】
次に、ステップＳ４において、生データの束ね処理によって、生データが再構成すべき画像データの枚数分の生データに束ねられる。
【００１１】
次に、ステップＳ５において、画像データの枚数分の生データに対して必要な前処理が行われる。
【００１２】
次に、ステップＳ６において、前処理後における生データに対する補正処理が行われる。生データに対する補正処理の例としては、生データに重畳しているRingを除去するRing補正処理やＸ線管の回転に依存して変化するＸ線のエネルギを補正するエネルギ補正処理が挙げられる。
【００１３】
次に、ステップＳ７において、補正処理後における生データに対して畳込み（コンボリューション：convolution）演算と逆投影（バックプロジェクション：backprojection）演算を伴う画像再構成処理が行われる。この画像再構成処理によって、生データから所定のスライス厚の画像データが複数枚生成される。画像再構成処理には、Ｘ線検出器の列方向におけるＸ線のcone角を考慮したコーンビーム(cone beam)再構成と、cone角を考慮しないファンビーム(fan beam)再構成とがある。
【００１４】
ここで、特に多列型のＸ線検出器を用いてＸ線を検出する場合には、Ｘ線検出器の列方向（体軸方向）におけるＸ線の広がりが大きくなる。このため、Ｘ線検出器によって収集され、各種処理によって得られる生データを、単にcone角を考慮しないファンビーム再構成によって再構成し、得られた複数の画像データから表示用の画像データを生成すると、表示される画像にボケが生じる恐れがある。
【００１５】
また、再構成処理によって生成される画像データの体軸方向におけるスライス厚がＸ線の広がりに対して十分に小さくない場合にも、cone角が考慮されないこととなり、上述した問題が生じる。
【００１６】
そこで、多列型のＸ線ＣＴ装置における画像再構成処理では、Ｘ線ビームの広がりに応じて画像を再構成させるコーンビーム再構成を行うためのアルゴリズムを用いて、複数の薄いスライス厚の画像データが生成される。ここで生成される画像データのスライス厚は、再構成可能な最小のスライス厚もしくは最小のスライス厚に近いスライス厚とされる。
【００１７】
再構成可能な画像データの最小のスライス厚は、Ｘ線検出器に備えられるＸ線検出素子の１列分の幅によって決定される。そして、厚さが最小のスライスは、マイクロスライスと称されることもある。再構成する画像データのスライス厚をＸ線検出素子の１列分の幅に合わせた場合には、スライス厚が最小のｉ列分の画像データが再構成されることとなる。
【００１８】
従って、厚さが最小のスライス厚の画像データを再構成する場合には、ステップＳ４においてｉ列分の生データに束ねられることとなる。また、薄いスライス厚の画像データのスライス厚が最小でない場合には、ステップＳ４において、画像データの枚数分に束ねられた生データがステップＳ５およびステップＳ６における前処理および補正処理の対象とされる。
【００１９】
次に、ステップＳ８において、再構成された薄いスライス厚の画像データに対して、表示用の画像データに共通の後処理が施される。具体的な後処理としては、薄いスライス厚の画像データに重畳しているRingを除去する画像ベース補正処理等の処理が挙げられる。
【００２０】
次に、ステップＳ９において、表示用の画像データの生成に必要な補正処理が後処理後の画像データに対して施される。
【００２１】
次に、ステップＳ１０において、補正処理後の薄いスライスの画像データは記憶装置に保存され、必要に応じてモニタに表示される。
【００２２】
そして、ユーザは、モニタに表示された薄いスライスの画像データを参照しつつ、所望のスライス厚の画像データを生成するようにＸ線ＣＴ装置に指示を与える。そうすると、再びステップＳ４において、指示されたスライス厚の画像データの枚数分への生データの束ね処理が行われる。そして、束ねられた生データの前処理および補正処理を経て、ステップＳ７において、指定されたスライス厚の画像データが生成されるように画像再構成処理が行われる。
【００２３】
次に、ステップＳ８およびステップＳ９において指示されたスライス厚の画像データの後処理および補正処理が行われ、表示用の画像データが生成される。そして、ユーザは多々の臨床アプリケーションを利用することによって、このように生成された所望のスライス厚の画像データからＭＰＲ(multi-planar reconstruction)像を生成したり、３次元画像のリアルタイム表示を行ったりする。
【００２４】
図８は、従来のＸ線ＣＴ装置における画像再構成方式によって生成される画像データの生成順序を示す図である。
【００２５】
図８に示すように、生データから複数のマイクロスライスが生成され、中間出力として表示される。そして、ユーザがある厚みの画像データの表示を指示すると、生データから指示されたスライス厚の複数の画像データが生成される。さらに、ユーザが別の厚みの画像データの表示を指示すると、再び生データから指示されたスライス厚の複数の画像データが生成される。
【００２６】
つまり、上述した従来の画像再構成手法では、投影データの前処理によって生成される生データが画像再構成処理用のコンピュータ内部においてスライス厚に合わせて束ねられている。この他、フィルムに画像を転写するための厚い画像データを作成するためにＸ線検出器の出力を画像データのスライス厚に合わせて束ねる技術やDASにおける処理前後におけるデータを束ねる技術が考案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３４０３９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
従来の厚いスライス厚の画像データの生成方法では、所望のスライス厚がコンピュータに入力されると、生データの束ね処理から画像データの再構成処理までの一連の処理が繰返し行われる。そして、更に所望のスライス厚を設定すると、同様なサイクルが繰り返される。
【００２８】
すなわち、厚いスライス厚の画像データを生成する場合に、一旦、膨大な数の薄いスライス厚の画像データを再構成し、再び指定された厚いスライス厚の画像データを再構成するという手順がとられている。このため、再構成処理に時間がかかるという問題がある。
【００２９】
そこで、厚保スライス厚の画像データを生成するまでのワークフローを短縮化させることが望まれる。
【００３０】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、より少ないデータ処理量で、より短時間に所望のスライス厚の画像データを再構成することが可能なＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴ装置におけるデータ処理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】
【００３１】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、Ｘ線管から被検体にＸ線を曝射し、スライス方向に複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器において前記被検体を透過したＸ線を検出することによって前記複数のＸ線検出素子にそれぞれ対応するＸ線検出データを収集するデータ収集手段と、前記Ｘ線検出データから前記複数のＸ線検出素子にそれぞれ対応する生データを生成する生データ生成手段と、前記生データから指定可能な出力用の画像データのスライス厚以下のスライス厚を有する複数の画像データを単位画像データとして生成する単位画像データ生成手段と、前記単位画像データを保存するデータ記憶手段と、前記単位画像データから指定されたスライス厚の画像データを生成する出力画像データ生成手段とを有することを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明に係るＸ線ＣＴ装置におけるデータ処理方法は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、Ｘ線管から曝射されて被検体を透過し、スライス方向に複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器によって検出されたＸ線の検出データから前記複数のＸ線検出素子にそれぞれ対応する生データを生成するステップと、前記生データから指定可能な出力用の画像データのスライス厚以下のスライス厚を有する複数の画像データを単位画像データとして生成するステップと、前記単位画像データを保存するステップと、前記単位画像データから指定されたスライス厚の画像データを生成するステップとを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴ装置におけるデータ処理方法においては、より少ないデータ処理量で、より短時間に所望のスライス厚の画像データを再構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置およびＸ線ＣＴ装置におけるデータ処理方法の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は本発明に係るＸ線ＣＴ装置の実施の形態を示す構成図である。
【００３６】
Ｘ線ＣＴ装置１は、ガントリ部２およびコンピュータ装置３とから構成される。ガントリ部２は、Ｘ線管４、高電圧発生装置５、Ｘ線検出器６、データ収集部（DAS）７を有する。Ｘ線管４とＸ線検出器６とは、高速で且つ連続的に回転する図示しない回転リングに被検体Ｐを挟んで互いに対向する位置に搭載される。
【００３７】
そして、図示しない制御装置からの制御信号によって高電圧発生装置５から所定の管電圧の管電流がＸ線管４に供給され、任意の回転位置において、Ｘ線管４から所望のエネルギのＸ線を被検体Ｐに曝射できるように構成されている。Ｘ線検出器６は、２次元状に配置した複数のＸ線検出素子を備えている。そして、３６０度方向から被検体Ｐを透過したＸ線は、Ｘ線検出器６の各Ｘ線検出素子によって検出される。
【００３８】
図２は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１のＸ線管４およびＸ線検出器６の構成を示す模式図である。
【００３９】
Ｘ線管４とＸ線検出器６とは、被検体Ｐの体軸方向（スライス方向Ａ）とほぼ垂直な平面内であるチャンネル方向Ｃに回転運動できるような位置に対向配置される。Ｘ線検出器６は２次元アレイ検出器ブロック１０を回転方向に円弧状に多数、密に配置して構成される。２次元アレイ検出器ブロック１０は、DAS７と接続される。
【００４０】
２次元アレイ検出器ブロック１０は、プリント配線板（ＰＣＢ：printed circuit board）等の基板１１上に複数のＸ線検出素子１２をチャンネル方向Ｃおよびスライス方向Ａに配置して構成される。近年では、Ｘ線検出素子１２の多列化が進んでおり、Ｘ線検出器６の回転方向であるチャンネル方向Ｃのみならず、Ｘ線検出器６の回転軸方向であるスライス方向ＡにおけるＸ線検出素子１２の数が増加する傾向にある。図２は、幅BiのＸ線検出素子１２をスライス方向Ａにi列配置した例を示す。そして、スライス方向ＡにおけるＸ線検出素子１２の列数iの増加に伴ってＸ線検出器６の列方向におけるＸ線のcone角θが大きくなっている。
【００４１】
各Ｘ線検出素子１２は、シンチレータ１３とフォトダイオード１４とで構成され、Ｘ線を検出して電気信号に変換する機能を備えている。通常、シンチレータ１３とフォトダイオード１４の素子数は等しい。シンチレータ１３は、Ｘ線検出素子１２に入射したＸ線を光に変換してフォトダイオード１４に与える機能を有し、フォトダイオード１４は、シンチレータ１３から受けた光を電気信号に変換する機能を有する。
【００４２】
DAS７は、Ｘ線検出器６の各Ｘ線検出素子１２から電気信号として出力されたＸ線検出データに対して増幅、積分処理、Ａ／Ｄ変換処理、対数変換処理等のDAS処理を施すことによって各Ｘ線検出素子１２にそれぞれ対応する投影データを生成する機能と、生成した投影データをコンピュータ装置３に出力する機能を備えている。
【００４３】
コンピュータ装置３は、演算装置３ａ、記憶装置３ｂ、表示装置３ｃ、入力装置３ｄを備えている。記憶装置３ｂに保存された各種プログラムを演算装置３ａで実行することにより、コンピュータ装置３にはＸ線検出器６からDAS７を経て取得した投影データから所望のスライス厚の画像データを生成するためのデータ処理機能が備えられる。また、データ処理機能を得るために回路を設けてもよい。
【００４４】
図３は、図１に示すコンピュータ装置３の機能ブロック図である。
【００４５】
コンピュータ装置３は、投影データ前処理部２０、生データ束ね処理部２１、生データ前処理部２２、生データ補正処理部２３、単位画像データ再構成部２４、単位画像データ後処理部２５、単位画像データ保存部２６、スライス厚指示部２７、単位画像データ加算処理部２８および画像データ補正処理部２９として機能する。
【００４６】
投影データ前処理部２０は、DAS７から取得した投影データに対して必要な前処理を施すことによって各Ｘ線検出素子１２にそれぞれ対応する生データを生成する機能と、生成した生データを生データ束ね処理部２１に与える機能とを有する。
【００４７】
生データ束ね処理部２１は、投影データ前処理部２０から受けた生データを、基準となる単位画像データのスライス厚に合わせて生成すべき単位画像データの数分に束ねる機能と、束ねた生データを生データ前処理部２２に与える機能とを有する。基準となる単位画像データは、少なくともユーザが指定可能な所望のスライス厚以下のスライス厚の画像データとされる。
【００４８】
従って、Ｘ線検出素子１２の幅Biのスライス厚の画像データを単位画像データとすれば、Ｘ線ＣＴ装置１において生成可能な最も薄いスライス厚をユーザが指定できるようになる。また、Ｘ線検出素子１２の幅Biのスライス厚の画像データを単位画像データとする場合には、生データの束ね処理を省略することができる。
【００４９】
生データ前処理部２２は、生データ束ね処理部２１から受けた単位画像データの数分の生データに対して必要な前処理を行う機能と、前処理後における生データを生データ補正処理部２３に与える機能とを有する。
【００５０】
生データ補正処理部２３は、生データ前処理部２２から受けた前処理後における生データに対する補正処理を行う機能と、補正処理後における生データを単位画像データ再構成部２４に与える機能とを有する。生データに対する補正処理の例としては、生データに重畳しているRingを除去するRing補正処理やＸ線管４の回転に依存して変化するＸ線のエネルギを補正するエネルギ補正処理が挙げられる。
【００５１】
単位画像データ再構成部２４は、生データ補正処理部２３から受けた補正処理後における生データに対してコンボリューション演算とバックプロジェクション演算を伴う画像再構成処理を施すことによって複数に束ねられた生データから対応する複数の単位画像データを生成する機能と、生成した単位画像データを単位画像データ後処理部２５に与える機能とを有する。単位画像データ再構成部２４において実行される画像再構成処理は、Ｘ線検出器６の列方向におけるＸ線のcone角θを考慮したアルゴリズムを用いたコーンビーム再構成とされる。
【００５２】
従って、Ｘ線検出素子１２の列数iが多く、Ｘ線検出素子１２の幅Biに対してＸ線のcone角θが無視できない程大きい場合であっても、cone角θの影響によって画像再構成時に発生するボケを抑制することができる。
【００５３】
単位画像データは、前述のように指定可能なスライス厚以下のスライス厚の画像データとされるが、厚さが最小のスライス厚のマイクロスライスであってもよい。単位画像データのスライス厚をＸ線検出素子１２の１列分の幅Biに合わせた場合には、スライス厚が最小のｉ列分の単位画像データが再構成されることとなる。
【００５４】
単位画像データ後処理部２５は、単位画像データ再構成部２４から受けた単位画像データに対して、後処理を施す機能と、後処理後における単位画像データを単位画像データ保存部２６に書き込んで保存させる機能とを有する。後処理の例としては、単位画像データに重畳しているRingを除去する画像ベース補正処理等の処理が挙げられる。
【００５５】
単位画像データ保存部２６は、単位画像データ後処理部２５から取得した後処理後における単位画像データを保存する機能を有する。単位画像データ保存部２６は、コンピュータ装置３における回路基板のボード上に設けられるメモリやDISK等の記憶装置３ｂを用いて構成することができる。単位画像データ保存部２６にメモリが設けられる場合には、後処理後における単位画像データが一時的に保存され、DISKを設ければ恒久的に単位画像データを保存することができる。
【００５６】
スライス厚指示部２７は、入力装置３ｄからの指示情報に従って、表示用に生成する画像データの範囲およびスライス厚を設定する機能と、設定された画像生成範囲およびスライス厚を単位画像データ加算処理部２８に与える機能とを有する。スライス厚は、スライス方向の位置ごとに異なる値を設定することができる。すなわち、スライス厚が一定でない複数の画像データが表示されるようにスライス厚を設定することができる。
【００５７】
そのためにスライス厚指示部２７は、予め取得した被検体Ｐのスキャノ画像データを表示装置表示装置３ｃに与えて表示させる機能を備えている。そして、ユーザは、表示装置３ｃに表示された被検体Ｐのスキャノ画を参照しつつ、マウスやポインタ等の入力装置３ｄの操作によって画像データのスライス方向における生成範囲のみならず、スライス方向の位置ごとのスライス厚を設定できるように構成されている。
【００５８】
また、スライス厚指示部２７では、設定したスライス厚の画像データを生成するために加算されることとなる単位画像データの重みを設定できるようにすることもできる。単位画像データの重みが設定された場合には、単位画像データの重み付け加算によって表示用の所望のスライス厚の画像データが生成されることとなる。
【００５９】
単位画像データ加算処理部２８は、単位画像データ保存部２６に保存された複数の単位画像データのうち、スライス厚指示部２７から受けた範囲に対応する単位画像データを読み込んで加算処理を施すことにより、スライス厚指示部２７から受けた範囲における設定されたスライス厚の画像データを生成する機能と、生成した画像データを画像データ補正処理部２９に与える機能とを有する。また、スライス厚指示部２７から単位画像データの重み係数を受けた場合には、単位画像データ加算処理部２８は、重み係数を用いて単位画像データの重み付け加算処理を行うことによって画像データを生成するように構成される。
【００６０】
画像データ補正処理部２９は、単位画像データ加算処理部２８から受けた画像データに対して必要な補正処理を施す機能と、補正処理後における画像データを表示装置３ｃに与えて表示させる機能とを有する。
【００６１】
次にＸ線ＣＴ装置１動作および作用について説明する。
【００６２】
図４は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１により所望のスライス厚の画像データを生成する流れを示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【００６３】
まずステップＳ２０において、ヘリカルスキャンによってデータが収集される。すなわち、Ｘ線管４およびＸ線検出器６が被検体Ｐの周りに螺旋状に回転し、図示しない制御装置からの制御信号によって高電圧発生装置５から所定の管電圧の管電流がＸ線管４に供給される。そうすると、Ｘ線管４の各回転位置から所望のエネルギのＸ線が被検体Ｐに曝射される。オーバースキャンを実行する場合には、被検体Ｐ周りに３６０度以上の方向からＸ線が曝射され、ハーフ再構成用のスキャンを実行する場合には、１８０度＋Ｘ線のファン角度分の方向からＸ線が曝射される。
【００６４】
そして、被検体Ｐを透過したＸ線は、Ｘ線検出器６の各Ｘ線検出素子によって検出される。すなわち、シンチレータ１３は、Ｘ線検出素子１２に入射したＸ線を光に変換してフォトダイオード１４に与え、フォトダイオード１４は、シンチレータ１３から受けた光を電気信号に変換する。このように各Ｘ線検出素子１２において検出されたＸ線検出データは、電気信号としてDAS７により収集される。
【００６５】
次にDAS７は、Ｘ線検出データに対して増幅、積分処理、Ａ／Ｄ変換処理、対数変換処理等のDAS処理を施すことによって各Ｘ線検出素子１２にそれぞれ対応する投影データを生成する。DAS７において生成された投影データはコンピュータ装置３に出力される。
【００６６】
次に、ステップＳ２１において、コンピュータ装置３の投影データ前処理部２０は、DAS７から取得した投影データに対して必要な前処理を施すことによって各Ｘ線検出素子１２にそれぞれ対応する生データを生成し、生成した生データを生データ束ね処理部２１に与える。
【００６７】
次に、ステップＳ２２において、生データ束ね処理部２１は、少なくともユーザが指定可能な所望のスライス厚以下のスライス厚の単位画像データに合わせて投影データ前処理部２０から受けた生データを、単位画像データの数分に束ねる。ただし、Ｘ線検出素子１２の幅Biのスライス厚の画像データを単位画像データとする場合には、生データは束ねられない。一方、Ｘ線検出素子１２の幅Biよりも厚いスライス厚の画像データを単位画像データとする場合には、生データ束ね処理部２１が、基準となる単位画像データのスライス厚に合わせて生データを生成すべき単位画像データの数分に束ねる。束ねられた生データまたは束ね処理が省略された生データは、生データ束ね処理部２１から前処理部に与えられる。
【００６８】
次に、ステップＳ２３において、生データ前処理部２２は、生データ束ね処理部２１から受けた単位画像データの数分の生データに対して必要な前処理を行って生データ補正処理部２３に与える。
【００６９】
次に、ステップＳ２４において、生データ補正処理部２３は、生データ前処理部２２から受けた前処理後における生データに対するRing補正処理やエネルギ補正処理等の補正処理を行って単位画像データ再構成部２４に与える。
【００７０】
次に、ステップＳ２５において、単位画像データ再構成部２４は、生データ補正処理部２３から受けた補正処理後における生データに対してコンボリューション演算とバックプロジェクション演算を伴う画像再構成処理を施すことによって複数に束ねられた生データから対応する複数の単位画像データを生成する。生成した単位画像データは、単位画像データ再構成部２４から単位画像データ後処理部２５に与えられる。
【００７１】
次に、ステップＳ２６において、単位画像データ後処理部２５は、単位画像データ再構成部２４から受けた単位画像データに対して、画像ベース補正処理等の後処理を施す。そして、単位画像データ後処理部２５は、後処理後における単位画像データを単位画像データ保存部２６に書き込んで保存させる。
【００７２】
この結果、ステップＳ２７において、後処理後における単位画像データがメモリやDISK等の記憶装置３ｂで構成される単位画像データ保存部２６に保存される。特に、単位画像データのスライス厚を最小のスライス厚とする場合には、Ｘ線検出器において収集可能な最小厚のスライスの単位画像データが単位画像データ保存部２６に格納される。一方、単位画像データのスライス厚をＸ線検出器において収集可能な最小でないある厚みを有するスライス厚とする場合には、厚みに合わせて束ねた生データを再構成して得られる単位画像データが単位画像データ保存部２６に格納される。
【００７３】
次に、ステップＳ２８において、表示装置３ｃに表示させる画像データのスライス方向の範囲および各位置におけるスライス厚が設定される。ただし、スライス厚の設定は、単位画像データの生成後のみならず、任意のタイミングで行うことができる。例えば、スキャンの実行前に事前に表示させる画像データのスライス厚を設定してもよい。
【００７４】
そのために、スライス厚指示部２７から画像情報が表示装置３ｃに与えられ、表示装置３ｃには、事前に取得した被検体Ｐのスキャノ画像を参照用の画像としたスライス厚の設定画面が表示される。ユーザは、スキャノ画像を参照しつつ入力装置３ｄからスライス厚指示部２７に指示情報を与えることによって、スライス方向における画像データの生成範囲とともにスライス方向の各位置におけるスライス厚を設定する。ただし、スライス厚の設定は、画像データの枚数として設定してもよい。
【００７５】
図５は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１において、画像データの生成手順と画像データのスライス厚の設定例を説明する図である。
【００７６】
図５に示すように生データに対する画像再構成処理によってスライス方向の全範囲におけるマイクロスライス（または薄いスライス厚の画像データ）が単位画像データとして作成される。ユーザは、任意のスライス方向の範囲において任意のスライス厚を設定することができる。このとき、異なるスライス厚の画像データを生成する範囲が重なっていてもよい。このため、ユーザは、必要な範囲において目的に応じた所望のスライス厚を設定することができる。
【００７７】
図５の例では、３次元表示用に複数の薄いスライス厚の画像データの生成指示が、確認用に中程度の厚さのスライス厚の画像データの生成指示が、フィルミング用に厚い画像データの生成指示が入力装置３ｄからスライス厚指示部２７に与えられた例を示している。
【００７８】
画像生成範囲および各画像生成範囲にそれぞれ対応するスライス厚が設定されると、対応する単位画像データが加算されて画像データが生成されることとなる。ここで、画像データの加算処理の対象となる単位画像データの重みを設定することもできる。画像生成範囲に含まれる単位画像データの重みを全て同じにした場合には、画像生成範囲に含まれる全ての単位画像データが加算処理の対象となって画像データが生成されることとなる。一方、画像生成範囲に含まれる単位画像データの重みを不均一にすると、画像生成範囲に含まれる単位画像データの数よりも少ない単位画像データからより簡易に画像データを生成することができる。
【００７９】
図６は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１において、異なる重み係数で重み付けされた複数の単位画像データから画像データを生成する場合の例を示す図である。
【００８０】
図６（ａ）のように例えば、スライス厚が０．５ｍｍの単位画像データからスライス厚が５ｍｍの画像データを生成する場合、単位画像データの重みが同一である場合には、１０枚の単位画像データが加算されて画像データが生成される。一方、図６（ｂ）のように、１０枚の単位画像データのうち２つの単位画像データの重みが0.5で他の単位画像データの重みが０である場合には、重みが0.5とされた２枚の単位画像データの厚みが2.5mmにそれぞれ拡張されて加算されることによって１枚の画像データが生成される。
【００８１】
このように、単位画像データの重み付けを行うことによって、一部の単位画像データのみから所望のスライス厚の画像データを生成することが可能となる。特に、全ての単位画像データの再構成処理を待つことなく一部の単位画像データが生成された時点で、設定されたスライス厚の画像データの生成のための加算処理を開始できるため、画像データ生成に関するリアルタイム性を向上させることができる。
【００８２】
このように設定された画像データの生成範囲およびスライス厚（または画像データの枚数）並びに単位画像データの重み係数は、スライス厚指示部２７から単位画像データ加算処理部２８に与えられる。
【００８３】
次に、ステップＳ２９において、単位画像データ加算処理部２８は、単位画像データ保存部２６に格納された複数の単位画像データを読み込んで加算処理を施すことにより、スライス厚指示部２７から指示された画像生成範囲において設定されたスライス厚の画像データを生成する。すなわち、単位画像データ加算処理部２８において、指定された画像生成範囲における最小厚若しくはある厚みを有する単位画像データが指定されたスライス厚の画像データに束ねられる。また、単位画像データの重みが設定されている場合には、単位画像データ加算処理部２８において、画像生成範囲における単位画像データの重み付け加算処理によって、指定されたスライス厚の画像データが生成される。
【００８４】
生成した画像データは、単位画像データ加算処理部２８から画像データ補正処理部２９に与えられる。
【００８５】
次に、ステップＳ３０において、画像データ補正処理部２９は、単位画像データ加算処理部２８から受けた画像データに対して必要な補正処理を施して表示装置３ｃに与える。
【００８６】
この結果、ステップＳ３１において、表示装置３ｃに指定された画像生成範囲における指定されたスライス厚の画像データが表示される。
【００８７】
また、別の画像生成範囲またはスライス厚の画像データを表示装置３ｃに表示させる場合には、再びステップＳ２８において画像生成範囲およびスライス厚が設定され、ステップＳ２９において指定された画像生成範囲における単位画像データが設定されたスライス厚の画像データに束ねられる。
【００８８】
そして、ある被検体Ｐの検査が終了し、別の被検体Ｐからのデータが収集されると、過去の被検体Ｐに関する単位画像データは、単位画像データ保存部２６から消去される。
【００８９】
つまり以上のようなＸ線ＣＴ装置１は、収集された投影データから一旦、スライス厚の薄い単位画像データを再構成して保存し、単位画像データの加算処理によって所望のスライス厚の画像データを生成するようにしたものである。すなわち、従来は、束ねられた生データの厚さが制御対象とされていたが、Ｘ線ＣＴ装置１では画像再構成処理後における画像データの厚みを制御するようにしたものである。
【００９０】
このため、Ｘ線ＣＴ装置１では、厚いスライス厚の画像データと薄いスライス厚の画像データをそれぞれ生成するためのフローの中で、共通の処理について処理結果が互いに利用される。これに伴い、従来は、共通の処理よりも前の処理で生成される生データを格納するために大きな記憶エリアが設けられていたが、Ｘ線ＣＴ装置１では、薄いスライス厚の画像データおよび厚いスライス厚の画像データのそれぞれ生成処理フローが互いに異なる処理となる前に共通に生成される単位画像データに対して大きな記憶エリアが設けられる。そして、共通に生成される単位画像データを保存し、単位画像データから所望の厚さの画像データが生成される。
【００９１】
従来は、薄いスライスの画像データが中間的なデータであることから保存する必要性がないデータとして扱われ、記憶エリアを設けて保存するという方式がとられていなかった。代りに、画像再構成前の生データに記憶エリアが割当てられ、生データが保存されていた。これは、従来、メモリ等の記憶装置に制限がある一方、とにかく指定されたあるスライス厚の画像データをより短時間で表示させるというユーザからの要求を満足しようとしてきたためである。
【００９２】
これに対し、近年では、厚みの異なる様々なスライス厚の画像データをより短時間に表示させるというユーザの要求が高まってきた。この結果、従来の画像データの生成方式では、画像データの厚みを変える都度、生データの生成処理以降に行われる処理が繰返し行われ、短時間に画像データを生成するという要求が十分に満足されない状況であった。一方で、記憶装置の容量が時代とともに増加し、より大きいサイズのデータを保存できるようになってきた。
【００９３】
そこで、Ｘ線ＣＴ装置１では、単位画像データとされた薄いスライスの画像データに記憶エリアを割当てて保存し、単位画像データから所望の厚さの画像データが生成される。このため、従来のように投影データの前処理後における生データの前処理、生データの補正処理、画像データの再構成処理、画像データの後処理等の時間を要する処理を複数回に亘って繰返し行う必要がない。さらに、画像データを生成する度に、RDDを起動して生データを読み込むという作業が不要になる。これにより、所望の厚さの画像データを得るための処理時間を短縮することができる。特に、厚さが厚い画像データほど、従来に比べてより短時間で生成することが可能となる。
【００９４】
また、Ｘ線ＣＴ装置１では、スライス方向の位置ごとに異なる所望のスライス厚の画像データを１回の設定で、一括して作成することができる。このため、不要な画像生成範囲における画像データの生成処理を回避することができる。これにより、画像データの生成時間さらに短縮することができる。また、異なるスライス厚の画像データを１回の指示で作成することができるため、スライス厚の再設定回数とともに画像データの加算処理回数も低減させることができる。さらに、画像データの加算処理回数が低減されると、単位画像データの読み込みに要する時間も削減することが可能となる。
【００９５】
さらに、単位画像データに重みを付けて加算することによって出力用の画像データを生成することができる。このため、より少ない単位画像データからデータサイズの小さい出力用の画像データを生成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の実施の形態を示す構成図。
【図２】図１に示すＸ線ＣＴ装置のＸ線管およびＸ線検出器の構成を示す模式図。
【図３】図１に示すコンピュータ装置の機能ブロック図。
【図４】図１に示すＸ線ＣＴ装置により所望のスライス厚の画像データを生成する流れを示すフローチャート。
【図５】図１に示すＸ線ＣＴ装置において、画像データの生成手順と画像データのスライス厚の設定例を説明する図。
【図６】図１に示すＸ線ＣＴ装置において、異なる重み係数で重み付けされた複数の単位画像データから画像データを生成する場合の例を示す図。
【図７】従来の多列型のＸ線ＣＴ装置におけるヘリカルスキャンによって収集されたＸ線検出データの処理手順を示すフローチャート。
【図８】従来のＸ線ＣＴ装置における画像再構成方式によって生成される画像データの生成順序を示す図。
【符号の説明】
【００９７】
１  Ｘ線ＣＴ装置
２  ガントリ部
３  コンピュータ装置
３ａ  演算装置
３ｂ  記憶装置
３ｃ  表示装置
３ｄ  入力装置
４  Ｘ線管
５  高電圧発生装置
６  Ｘ線検出器
７  データ収集部（DAS）
１０  ２次元アレイ検出器ブロック
１１  基板
１２  Ｘ線検出素子
１３  シンチレータ
１４  フォトダイオード
２０  投影データ前処理部
２１  生データ束ね処理部
２２  生データ前処理部
２３  生データ補正処理部
２４  単位画像データ再構成部
２５  単位画像データ後処理部
２６  単位画像データ保存部
２７  スライス厚指示部
２８  単位画像データ加算処理部
２９  画像データ補正処理部
Ｐ  被検体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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