(57)【要約】【課題】画像再構成におけるコーンビームアーチファクト等の抑制を図ったＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することを目的とする。【解決手段】画像再構成部３１は、３次元画像再構成するに際し、投影データを収集した焦点位置と、それを除く全焦点位置から決定される再投影面（面検出器）上の全直線に沿ったフィルタ処理（「傾斜方向フィルタ処理」）を施した後に３次元逆投影することで、再構成画像のアーチファクトを効果的に抑制する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面検出器を有し、コーンビームデータを収集するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
少なくとも２種類の軌道をスキャンするスキャン手段と、
前記平面検出器から得られたデータに対し、前記スキャン軌道の相違に応じて異なるコンボリューション関数を用い、分解能の異なる画像を再構成する再構成手段と、を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
第１の収集範囲のコーンビームデータ及びこの第１の収集範囲よりも広い第２の収集範囲のコーンビームデータを収集する収集手段と、
前記第２の収集範囲のコーンビームデータを第１の分解能で３次元再構成し、及び前記第１の収集範囲のコーンビームデータを前記第１の分解能よりも高い第２の分解能で３次元再構成する３次元再構成手段と、を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記収集手段は、１回転目のスキャンにおいて前記第１の収集範囲のコーンビームを収集し、２回転目のスキャンにおいて前記第２の収集範囲のコーンビームデータを収集することを特徴とする請求項２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記収集手段は、前記第１、第２の収集範囲のコーンビームデータを奇数ビューと偶数ビューとで交互に収集することを特徴とする請求項２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
平面検出器を有し、コーンビームデータを収集するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、
前記平面検出器上の投影データを再投影する再投影手段と、
前記再投影データを所定の関数とコンボリューション処理するコンボリューション手段と、
前記コンボリューションデータを前記平面検出器上に逆投影する逆投影手段と、
前記逆投影データを３次元再構成する３次元再構成手段と、を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記再投影手段は、ライノグラム法又は高速フーリエ変換法により前記投影データを再投影することを特徴とする請求項５に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記逆投影手段は、ライノグラム法又は高速フーリエ変換法により前記コンボリューションデータを逆投影することを特徴とする請求項５に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体にＸ線を曝射して得られた投影データに対し再構成演算を行ない、これにより被検体の断層画像を得るＸ線コンピュータ断層撮影装置に関し、特に、円錐状のＸ線ビーム（「コーンビーム」とも称する）を曝射するＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（１）ファンビームＣＴとコーンビームＣＴ
ファンビームＣＴはファン（扇）状のＸ線ビームを照射するものであり、図１５（ａ）に示すように、検出素子１００が一次元方向（チャンネル方向）に配列されたシングルスライス検出器１０１を備える。同図において、ＦはＸ線焦点、αはファンビームのファン角を示している。
【０００３】
コーンビームＣＴは、コーンビーム（円錐）状のＸ線を照射するものであり、図１５（ｂ）に示すように、検出素子２００が列方向とチャンネル方向の二次元方向に配列された面検出器２０１を備える。同図において、βはコーン角を示している。検出素子２００の列方向はＺ軸（被検体の体軸方向及びスライス方向）に平行となっている。
【０００４】
（２）ファンビーム再構成
ファンビームＣＴにおける画像再構成は、例えば次のようにして行われる。すなわち、被検体の周囲でＸ線管を回転させながらＸ線を照射し、Ｘ線管に対向して配置される検出器で収集した透過Ｘ線強度を基に投影データを得て、所定の補正処理を行なった後、コンボリューション・バックプロジェクション（ＣＢＰ：Convolution Backprojection、畳み込み・逆投影）法によって画像を再構成する。
【０００５】
図１６はＣＢＰ法による再構成処理の流れを示す図である。同図（ａ）において太矢印は被検体を模式的に示している。ＣＢＰ法では、全角度での投影データを収集してその補正を行ない（同図（ｂ））、再構成関数とのコンボリューション演算および全角度での逆投影演算を行なう（同図（ｃ））。なお、同図（ｄ）はある角度における逆投影を示している。
【０００６】
（３）工藤らのコーンビーム再構成法
コーンビームＸ線の焦点が直線及び円軌道を描くようなスキャンによるデータ収集、及びこれにより得られたデータに基づく画像再構成に関する技術が、以下の参考文献１及び２に記載されている。Ｘ線の焦点が直線及び円軌道を描く場合のスキャンのジオメトリを図１１に示す。
【０００７】
参考文献１（“Derivation and Implementation of a Cone Beam Reconstruction Algorithm for Non-planar Orbits," Hiroyuki Kudo and Tsuneo Saito, IEEE Trans. On Med. Imag.,MI-13,pp.196-211,1994）
参考文献２（“An Extended Completeness Condition for Exact Cone-Beam Reconstruction and Its Application," H.Kudo and T.Saito, Proc. IEEE Nucl. Sci. Symp. & Med.Imag.Conf.,pp.1710-1714,1994）
参考文献３（“Exact Cone-Beam Reconstruction with a New Completeness Condition," H.Kudo and T.Saito,Proc.1995 Intern. Meeting on Fully 3D Image Reconstruction in Radiology and Nuclear Medicine,pp.225-229,1995）
参考文献４（“Fast and Stable Extended Cone-Beam Filtered Backprojection Method for Non-Planar Orbit," H.Kudo and T.Saito, Proc. IEEE Nucl. Sci. Symp. & Med.Imag.Conf.,1996）
（４）再構成領域
良く知られているＦｅｌｄｋａｍｐらによる近似的コーンビーム再構成においては、ビームが一部しか通過しない領域で画質劣化問題が発生し、これにより再構成領域が狭くなるという問題がある。再構成領域を拡大した場合、同一のデータ量では分解能が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、下記のＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することを目的とする。
【０００９】
（１）画像再構成におけるコーンビームアーチファクト等の抑制を図ったＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【００１０】
（２）直線及び円軌道の組み合わせスキャンに応じた合理的な画像を得ることができるＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【００１１】
（３）高分解能の画像が得られるとともに、再構成領域を拡大して粗い画像を得るＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【００１２】
（４）上記（１）よりも実装に適したコーンビームＣＴ。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明は次のように構成されている。
【００１４】
（１）本発明のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、平面検出器を有し、コーンビームデータを収集するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、焦点軌跡に対応する特定の傾斜方向に沿って投影データをフィルタ処理するフィルタ処理手段と、前記フィルタ処理が施された投影データを３次元逆投影する３次元逆投影手段と、を具備する。
【００１５】
この構成によれば、焦点軌跡に対応する特定の傾斜方向に沿って投影データにフィルタ処理を施すので、このフィルタ処理結果として得られた投影データを３次元逆投影して得られる再構成画像においてアーチファクトを効果的に抑制できる。
【００１６】
（２）本発明のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、平面検出器を有し、コーンビームデータを収集するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、少なくとも２種類の軌道をスキャンするスキャン手段と、前記平面検出器から得られたデータに対し、前記スキャン軌道の相違に応じて異なるコンボリューション関数を用い、分解能の異なる画像を再構成する再構成手段と、を具備する。
【００１７】
この構成によれば、少なくとも２種類のスキャン軌道で収集したデータを組み合わせて画像を再構成する際に、スキャン軌道の相違に応じて異なるコンボリューション関数を用い、分解能の異なる画像を再構成するので、ノイズ及びアーチファクトを抑制できる。
【００１８】
（３）本発明のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、第１の収集範囲のコーンビームデータ及びこの第１の収集範囲よりも広い第２の収集範囲のコーンビームデータを収集する収集手段と、前記第２の収集範囲のコーンビームデータを第１の分解能で３次元再構成し、及び前記第１の収集範囲のコーンビームデータを前記第１の分解能よりも高い第２の分解能で３次元再構成する３次元再構成手段と、を具備する。
【００１９】
この構成によれば、高分解能の再構成画像と、広範囲の再構成画像とを得ることができる。
【００２０】
（３）本発明のＸ線コンピュータ断層撮影装置は、平面検出器を有し、コーンビームデータを収集するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、前記平面検出器上の投影データを再投影する再投影手段と、前記再投影データを所定の関数とコンボリューション処理するコンボリューション手段と、前記コンボリューションデータを前記平面検出器上に逆投影する逆投影手段と、前記逆投影データを３次元再構成する３次元再構成手段と、を具備する。
【００２１】
この構成によれば、本発明の３次元再構成原理が適用された、より具体的な構成のＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、下記のＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供できる。
【００２３】
（１）画像再構成におけるコーンビームアーチファクト等の抑制を図ったＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【００２４】
（２）直線及び円軌道の組み合わせスキャンに応じた合理的な画像を得ることができるＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【００２５】
（３）高分解能の画像が得られるとともに、再構成領域を拡大して粗い画像を得るＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【００２６】
（４）上記（１）よりも実装に適したコーンビームＣＴ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら本発明の種々の実施形態を説明する。
【００２８】
（第１実施形態）
第１実施形態は「傾斜方向コンボリューション」による画像再構成を行うＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【００２９】
図１は本発明の第１実施形態に係るコーンビームＣＴの構成を示すブロック図である。図１において、コーンビームＣＴ１０は、コーンビーム形状のＸ線を照射するためのＸ線管２１と、このＸ線管２１に対し図示しない被検体を挟んで対向配置される面検出器２３とが一体で回転可能な如く架台２５に取り付けられている。Ｘ線管２１には、Ｘ線制御装置１７からの制御により高電圧発生装置１９において発生された高電圧が供給される。またＸ線制御装置１７はシステム制御部１１によって制御される。
【００３０】
架台・寝台制御部１３は架台２５の図示しない架台回転部を制御することによりＸ線管２１及び面検出器２３を回転駆動する一方、寝台移動部１５を制御することにより被検体が載置される寝台１５ａをＺ軸方向に移動させる。
【００３１】
面検出器２３にはデータ収集部２７が接続されている。データ収集部２７は、システム制御部１１による制御に従い、面検出器２３の検出器出力に基づいて被検体の多方向からの投影データを得る。データ収集部２７によって得られた投影データは画像再構成部３１に送られるとともに、以降において説明する画像再構成処理に供される。画像再構成部３１における再構成処理によって得られた被検体の画像は表示部３３によって表示される。
【００３２】
ここで、本発明の特徴点に係る画像再構成処理について説明する。
【００３３】
先ずは、本発明による画像再構成の原理を２次元の画像再構成に適用した場合について説明し、次にこの２次元再構成を拡張して本発明に係る近似的コーンビーム再構成の原理を説明する。尚、簡単のためここではパラレルビームを用い回転中心のみに被写体が存在する場合を例にとって説明し、直感的な理解が得られるようにする。
【００３４】
図２（ａ）〜（ｃ）は２次元再構成の原理を説明するための図である。
【００３５】
再構成関数とのコンボリューション演算（畳み込み演算）を行なわないで単純に逆投影（演算）だけを行った場合、例えば図２（ａ）に示すように、ビュー角βｍの投影データ４ａ−１の逆投影によって得られたパーシャル画像データ４ａ−２には被写体の偽像（アーチファクト）が生じる。なお、図２（ａ）において、４ａ−３はビュー角βｍによるパーシャル画像データを所定の方向に再投影して得られたパーシャル再投影データを示している。
【００３６】
さらにビュー角βｎについても同様の逆投影を行った場合、すなわち、ビュー角βｎの投影データ４ｂ−１を単純に逆投影して得られるパーシャル画像データは、図２（ｂ）に示す通り４ｂ−２となる。そして図２（ｂ）において、４ｂ−３はパーシャル画像データ４ａ−２及び４ｂ−２を所定の方向に再投影することによって得られたパーシャル再投影データを示す。
【００３７】
以上のようにしてビュー角度を変えて逆投影を繰り返した場合（ここでは半回転でｎビュー（例えば５００）とする）、再構成画像は図２（ｃ）の４ｃ−１に示すようになる。これによると被写体は確かに再現されてはいるが、その周囲に強烈なアーチファクトを伴っていることがわかる。
【００３８】
そして、このアーチファクトを除去することを考える。このアーチファクトを含んだ画像４ｃ−１を、ある任意のビュー角βｊ（第ｊビュー）に再投影すると、この再投影データは４ｃ−２に示すようになる。
【００３９】
そこで、４ｃ−４に示すデータをβｊから逆投影し、ビュー角βｊ以外の他のビュー角（第ｊビュー以外の残りの４９９ビュー）によるアーチファクトを抑制する。
【００４０】
ただしβｊ以外の残りの４９９ビューによるアーチファクト（例えばあるピクセルに生じたアーチファクト）は、そのアーチファクトを発生させたビュー以外の４９９ビューによって消すことになる。すなわち、初期の投影データ４ｃ−３と、この投影データ４ｃ−３と再投影データ４ｃ−２との差のデータとを加算することで得られるデータ４ｃ−４を逆投影する。あるいは、これと同等の結果が得られるような前処理演算を定義しても良い。
【００４１】
２次元の画像再構成理論は、再構成関数とコンボリューションして再構成データを生成している、と解釈することが出来るので、元々の信号分布をＳ（ｘ，ｙ）、アーチファクト分布をＡ（ｘ，ｙ）、再構成画像をＩｍａｇｅ（ｘ，ｙ）、「データｄａｔａをパスに沿った位置に加算する」という逆投影演算をＢＰＪ（ｄａｔａ）とするとき、投影データ（線積分）ｐ、および再構成した画像の線積分による再投影データｒｅｐは次のように表される。
【数１】
2008279279.tif 000003
【００４２】
そして、この投影データｐを単純に逆投影すると再構成画像ｉｍａｇｅはアーチファクトを含むため次のように表される。
【数２】
2008279279.tif 000004
【００４３】
ここで、アーチファクトが抑制された画像が再構成されるためには、逆投影演算は線形であることを考慮し、次の条件を満たす必要がある。
【数３】
2008279279.tif 000005
【００４４】
なお、上式（２）に示すように、Ｐｒｅ（ｐ）＝２ｐ−ｒｅｐとなるような前処理演算を行った後に、このデータを逆投影するようにしても良い。
【００４５】
この原理はパラレルビームのみならず、ファンビームであっても同様である。すなわちｐおよびｒｅｐをファンビームで行い、それに応じてＰｒｅが変形すれば良い。
【００４６】
次に、上述したような２次元の画像再構成原理を３次元の画像再構成に応用する。先ずは円軌道によるスキャンを考え、被写体はボクセルＶｓのみに存在すると仮定する。
【００４７】
被写体にコーンビームを曝射し、これにより得られた投影データに基づきＦｅｌｄｋａｍｐ再構成に代表される近似的３次元再構成（フィルタ補正逆投影法）を行った場合、この再構成によって得られるボリュームは、コーンビームアーチファクト、つまり図３に示すような砂時計状のアーチファクトを含んでいる。このアーチファクトは、チャンネル方向のコンボリューション演算と、Ｘ線パスに沿った逆投影演算との近似の誤差であり、この誤差はボクセルを通過したＸ線パスの全方向に発生する。
【００４８】
さて、上述した２次元の場合と同様に投影データをそのまま逆投影すると、再構成されるボリュームデータは、ボクセルＶｓ（すなわち被写体）とアーチファクトとを含み、次のように表される。
【数４】
2008279279.tif 000006
【００４９】
このボリュームデータをビュー角βから再投影して得られる再投影データは次のように表される。
【数５】
2008279279.tif 000007
【００５０】
ここで、図４に示すように、ビュー角βｍからの単純逆投影によって得られるデータは、Ｘ線パス上、つまり焦点βｍｆとボクセルＶｓとを結んだ直線上Ｌｍ上に分布する。これをビュー角βｊから再投影すると、焦点βｍｆと焦点βｊｆとを含む平面Ｐｊｍがビュー角βｊにおける検出器面βｊｄを横切る直線Ｌｊｍ上に、再投影データが得られる。この再投影データには、図５に示すように、ビュー角βｍによるアーチファクトが発生する。なお、Ｌｊｍ上の点Ｖｓ′は、ボクセルＶｓの投影である。
【００５１】
本発明は、近似的３次元フィルタ補正逆投影における誤差は、コンボリューション（前処理）の方向であるｘｙ平面とこのＸ線パスの方向である平面Ｐｊｍのズレによって発生することに着眼したものである。そこで、このパスの方向と前処理の方向とを一致させることでアーチファクトを抑制する。
【００５２】
ここで、ビュー角βｎによるアーチファクトは、焦点βｎｆと焦点βｊｆとを含む平面による直線Ｌｊｎ（不図示）上に発生する。つまり、ビュー角βｊ以外の全ての焦点位置とボクセルの位置とから求まる直線Ｌｊｋ；ｋ≠ｊに沿って、図６に示すようにアーチファクトが発生する。なお、ここではコーンビームを用いてスキャンを行う場合であるから、同じ直線に沿って２つのビュー角（焦点位置）からアーチファクトが発生することに注意が必要である。例えば、直線Ｌｊｍと焦点βｊｆを含む平面Ｐｊｍとスキャン軌道との交点は、βｍと、このβｍ以外の他の点βｍ′が存在するのである。図６における細実線と太実線によってアーチファクトが示されているのは、これを意味する。
【００５３】
さて、ボクセルＶｓの周囲に発生するアーチファクトを抑制するためは、図７に示すように、直線Ｌｊｋの各々の方向に沿ってフィルタ処理を施せば良い。
【数６】
2008279279.tif 000008
【００５４】
上式（３）に基づく処理は、例えば、参考文献（特願平８−２３４２６５号「画像再構成装置におけるアーチファクト低減方法」）の記載を参照して実施することが可能である。
【００５５】
さて、上式（４）のＰｒｅ（ｐ）はアーチファクト成分を最終的に除去するための前処理である。ここではコーンビームを用いてスキャンを行う場合であるので、図６に示した各々の直線に対し、その方向に沿ってエンハンスフィルタ処理（あるいはコンボリューション）を行い、図６のアーチファクト成分が正負逆となるデータを生成して逆投影すればよい。これを任意のビュー角βについて行えば、ボクセルＶｓ周囲のアーチファクトを抑制できる。
【００５６】
以上、ボクセルＶｓおよびその投影であるＶｓ′に関するアーチファクトの抑制について説明した。
【００５７】
以下ではボリュームデータ全体（すなわち、ボクセルの集合を考慮する）を再構成する場合におけるアーチファクトの抑制について説明する。
【００５８】
直線Ｌｊｍ上のデータには、平面Ｐｊｍ上の信号及びアーチファクトのみが関係しており、ボリュームデータの場合、ビュー角βｍからの逆投影で発生する信号およびアーチファクトは、焦点βｍｆと焦点βｊｆとを含む平面Ｐｊｍ以外の全ての平面にも出現することを考慮しなければならない。
【００５９】
そこで、図８に示すように全ての直線Ｌｊｍθに沿って上述と同様の前処理を行う。同様に、焦点位置も考慮して、ビュー角βｊ以外の全ての焦点位置から求まる直線Ｌｊｋθ；ｋ≠ｊに沿って処理し（図９参照）、逆投影を行えば良い。
【００６０】
なお、ここでの前処理は次の式（５）に示す通りである。
【数７】
2008279279.tif 000009
【００６１】
なお、ここではコンベンショナルスキャン方式を考慮しているが、焦点軌道が螺旋状となるいわゆるヘリカルスキャン、又は他のスキャン方式を行う場合であっても本発明の画像再構成法は適用可能である。すなわち、「該当する投影データを収集した焦点位置（βｊｆ）と、それを除く全焦点位置（βｋｆ；ｋ≠ｊ）から決定される全直線に沿ってフィルタ処理を施した後に３次元逆投影する」という原理は、種々のスキャン方式に適用可能である。
【００６２】
また、焦点位置に応じてフィルタ形状を変えてもよい。
【００６３】
図８（ｂ）から容易に推測できるが、次式（６）に示すように、例えば２次元エンハンスフィルタを近似的に施すといった２次元フィルタ処理を前処理として行ってもよい。
【数８】
2008279279.tif 000010
【００６４】
ところで、コーン角が比較的小さい場合、Ｆｅｌｄｋａｍｐらの画像再構成法によっても比較的良い近似が得られるので、かかる画像再構成法に本発明の原理に基づく処理を補助的に追加しても良い。すなわち、次式（７）に示すように、チャンネル方向についてはコンボリューション演算を行い、スライス方向についてはエンハンスフィルタ処理を行うように構成しても良い。
【数９】
2008279279.tif 000011
【００６５】
あるいは次式のように処理しても良い。
【数１０】
2008279279.tif 000012
【００６６】
また、検出器が円筒の側面を切り取ったような形状の場合は、リサンプリング処理し、これを平面検出器データに変換した後に上述した前処理を行うか、あるいは、Ｐｒｅ（ｐ）を施す方向を変化させる。すなわち、検出器が円筒型である場合、図５に対応する直線Ｌｊｍは、図１０に示すように曲線Ｌｊｍ′となるので、この曲線に沿った方向、あるいは曲線Ｌｊｍ′の近似直線Ｌｊｍ″の方向に沿ってＰｒｅ（ｐ）を施すようにすれば良い。
【００６７】
なお、逆投影演算は特定の演算方法に限定されない。例えば以下［１］〜［３］の参考文献に記載の方法、その他の方法、及びこれらを組み合わせた方法など、種々の方法を適用可能である。
【００６８】
［１］“センタリング面を用いた逆投影法”
特願平８−１０１５号「コーンビームＣＴ」に記載のセンタリング面を用いた逆投影法である。
【００６９】
［２］“直接逆投影法”
特願平８−１０２１８号「コーンビームＣＴ」に記載の直接逆投影法である。
【００７０】
［３］“コーンパラ変換による逆投影法”
特願平９−５０２３０号「画像再構成処理装置」に記載のコーンパラ変換による逆投影法である。
【００７１】
以上説明したように本実施形態によれば、コーンビームＣＴの３次元画像再構成において、投影データを収集した焦点位置（βｊｆ）と、それを除く全焦点位置（βｋｆ；ｋ≠ｊ）から決定される再投影面（面検出器）上の全直線に沿ったフィルタ処理（「傾斜方向フィルタ処理」）を施した後に３次元逆投影することで、再構成画像のアーチファクトを効果的に抑制することができる。
【００７２】
（第２実施形態）
第２実施形態は、コーンビームＣＴにおいて円及び直線軌道のスキャンを行う場合の画像再構成に関する。図１１は、これらのスキャン軌道、及びＦＯＶを示している。
【００７３】
従来技術において述べた参考文献（２）及び（３）に記載されている画像再構成処理の概略は下記１．〜３．の通りである。
【数１１】
2008279279.tif 000013
【００７４】
１．［処理Ａ：重付け処理］
投影データをFeldkampと同様にＺ座標に応じて重付けする。
【００７５】
２．［処理Ｂ：Ramp Filtering処理B1(W(1) λ)]あるいは［Space-Variant Filtering処理B2(W(2) λ(r,θ))を行う］
これは、そのデータが被写体の再構成領域の外側を通過したか否かに従って決定するので、直線軌道か円軌道かの違いではないことに注意を要する。
【００７６】
３．［処理Ｃ：コーンビーム逆投影］
Ｆｅｌｄｋａｍｐ逆投影とする。
【００７７】
さて、臨床条件では、直線軌道のデータと円軌道のデータとの収集時刻が異なることがある。このため、同じような特性の再構成関数でこれらのデータを処理すると、アーチファクトが生じてしまう可能性が高くなる。そこで、直線軌道で収集したデータは、ノイズとアーチファクト低減効果を狙って低分解能型の再構成関数でコンボリューションし、円軌道で収集したデータは高分解能効果を狙って高分解能型の再構成関数でコンボリューションする。
【００７８】
つまり本実施形態は、異なるスキャン軌道で収集したデータを組み合わせて画像あるいはボリュームを再構成する際に、スキャン軌道の相違に応じて再構成関数を変えることを特徴とする。具体的には、下記の通りである。
【数１２】
2008279279.tif 000014
【００７９】
ここで、添え字のＣは円軌道で収集したデータを、Ｌは直線軌道で収集したデータを意味する。
【００８０】
本実施形態によれば、例えば現在のスキャノグラムを収集する代わりにコーンビームを照射しながらデータ収集して得た直線軌道データと、注目部位を決定してスキャンした円軌道データとを組み合わせて合理的な画質を得ることが出来る。
【００８１】
（第３実施形態）
第３実施形態は、分解能を可変としたコーンビームＣＴに関する。
【００８２】
図１２は分解能と再構成範囲の関係を模式的に示す図である。
【００８３】
例えば２０００ビュー収集を行うと想定する。本実施形態のコーンビームＣＴは、分解能可変型データ収集装置を具備しており、平面検出器素子列からのデータの束ね方を変化させることで奇数ビューについては狭い領域を高分解能にデータサンプリングし、偶数ビューについては広い領域を低分解能にデータサンプリングする。
【００８４】
そして、奇数ビューのデータに対しては高分解能の再構成関数を適用し、その演算結果を狭い領域（領域Ａ）に逆投影することで３次元再構成し、偶数ビューのデータに対しては低分解の再構成関数を適用し、その演算結果を奇数ビューよりも広い領域（領域Ｂ）に逆投影することで３次元再構成する。
【００８５】
これにより、領域Ｃについては、１回転に亘って奇数ビューによるスライス方向に密な情報を持ったデータを用い、高分解能のスライス画像Ｓを再構成することができる。
【００８６】
また、領域ＤとＥについては、コーン角の小さい検出器側の領域Ｄについては奇数ビューによる密なデータが収集され、コーン角の大きい検出器側の領域Ｅについては偶数ビューによる粗いデータが収集され、１回転に亘ってデータが存在するのでスライス画像を再構成することが出来る。このように、領域Ｃを高分解能で再構成しつつ、領域ＤとＥという広い範囲を再構成することが出来る。
【００８７】
ここで、本実施形態の種々の変形例について説明する。
【００８８】
例えば、奇数ビューによるデータをスライス方向にエンハンスフィルタ処理して分解能を更に高めるようにしても良い。このとき、奇数ビューと偶数ビューとで再構成関数を変えても良い。
【００８９】
また、本実施形態はコンベンショナルスキャンを想定しているが、ヘリカルスキャンを行うコーンビームＣＴにも本発明は適用可能である。
【００９０】
また、奇数ビューと偶数ビューとで分解能可変収集を行うのではなく、２回転のスキャンを行って、高分解能（狭領域）スキャンと、広範囲（低分解能）スキャンとをそれぞれ別々に行うようにしても良い。このとき、各々のスキャンで照射線量を変化させても良い。
【００９１】
また、第２実施形態と本実施形態とを組み合わせても良い。具体的には、円軌道スキャンの場合は高分解能（高精細）モードとし、直線軌道スキャンの場合は広範囲モードとしても良い。
【００９２】
（第４実施形態）
本実施形態は、投影データ（検出器面上）における傾斜方向コンボリューション再構成に関する。
【００９３】
図１３は平面検出器と、スライス方向及びチャンネル方向との位置関係を示し、図１４は本実施形態による傾斜方向コンボリューションの手順を示す図である。
【００９４】
本実施形態の３次元画像再構成は、図１４に示す次の手順から成る。すなわち、まずは平面検出器上の投影データｐを全てのθ（１８０°）について再投影する。この再投影データ２Ｄｒｅｐ（ｐ）は次のように表される。
【数１３】
2008279279.tif 000015
【００９５】
次に、全てのθ（１８０°）について、再投影データ２Ｄｒｅｐ（ｐ）に対し、関数とのコンボリューション処理を行うとともに、そのコンボリューション結果を逆投影し、逆投影データｐ’を得る。
【数１４】
2008279279.tif 000016
【００９６】
そしてｐ’を用い、３次元逆投影する。なお、３次元逆投影におけるチャネル方向のコンボリューションは不要である。
【００９７】
このような本実施形態による画像再構成によれば、検出器面上で２次元の再投影をし、その再投影データについてコンボリューション処理及び逆投影をするので、高速に処理を行えるという利点が得られる。
【００９８】
さらに、上記再投影や逆投影処理に対し公知のライノグラム法やＦＦＴ（高速フーリエ変換）法を適用することで、さらなる高速化を図ることができる。
【００９９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず種々変形して実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】第１実施形態に係る２次元画像再構成の原理を説明するための図。
【図３】砂時計状のアーチファクト（コーンビームアーチファクト）を示す図。
【図４】第１実施形態に係り、本発明の３次元画像再構成の原理を説明するための図であって、焦点βｍｆ、直線Ｌｍ、直線Ｌｊｍ、及び平面Ｐｊｍを示す図。
【図５】第１実施形態に係り、検出面βｊｄ上における直線Ｌｊｍを示す図。
【図６】第１実施形態に係り、直線Ｌｊｋ（ｋ≠ｊ）を示す図。
【図７】第１実施形態に係り、直線Ｌｊｋへのフィルタ処理を示す図。
【図８】第１実施形態に係り、直線Ｌｊｍθを示す図。
【図９】第１実施形態に係り、直線Ｌｊｋθ（ｋ≠ｊ）を示す図。
【図１０】第１実施形態に係り、曲線Ｌｊｍ′を示す図。
【図１１】Ｘ線の焦点が直線及び円軌道を描く場合のスキャンのジオメトリを示す図。
【図１２】本発明の第３実施形態に係り、分解能と再構成範囲の関係を模式的に示す図。
【図１３】本発明の第４実施形態に係り、平面検出器と、スライス方向及びチャンネル方向との位置関係を示す図。
【図１４】上記第４実施形態に係る傾斜方向コンボリューションの手順を示す図。
【図１５】従来技術に係り、ファンビームＣＴ及びコーンビームＣＴのビーム形状及び検出器を模式的に示す図。
【図１６】従来技術に係り、ＣＢＰ法による再構成処理の流れを示す図。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…コーンビームＣＴ
１１…システム制御部
１３…架台・寝台制御部
１５…寝台移動部
１７…Ｘ線制御装置
１９…高電圧発生装置
２１…Ｘ線管
２３…面検出器
２５…架台
２７…データ収集部
３１…画像再構成部
３３…表示部
【図１】
2008279279.tif 000017
【図２】
2008279279.tif 000018
【図３】
2008279279.tif 000019
【図４】
2008279279.tif 000020
【図５】
2008279279.tif 000021
【図６】
2008279279.tif 000022
【図７】
2008279279.tif 000023
【図８】
2008279279.tif 000024
【図９】
2008279279.tif 000025
【図１０】
2008279279.tif 000026
【図１１】
2008279279.tif 000027
【図１２】
2008279279.tif 000028
【図１３】
2008279279.tif 000029
【図１４】
2008279279.tif 000030
【図１５】
2008279279.tif 000031
【図１６】
2008279279.tif 000032