(57)【要約】【課題】マルチスライスによるチルトリカルＣＴスキャンを、簡単且つ低コストにて高精度に実現するＸ線コンピュータ断層装置等を提供すること。【解決手段】  寝台上の被検体の体軸方向に沿って架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を移動させる間、前記架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を傾斜させることで傾斜した回転軸を形成し、投影データを収集するヘリカルスキャン手段を具備し、前記ヘリカルスキャン手段は、前記被検体の周囲を回転し、Ｘ線を発生するＸ線源と、前記Ｘ線源と対向し、前記体軸方向に沿って複数列に配列された検出素子を有する検出手段と、コーンビームフェルドカンプ再構成を使用して、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、を有することを特徴とするＸ線コンピュータ断層装置である。【選択図】      図１
2004160218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
寝台上の被検体の体軸方向に沿って架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を移動させる間、前記架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を傾斜させることで傾斜した回転軸を形成し、投影データを収集するヘリカルスキャン手段を具備し、
前記ヘリカルスキャン手段は、
前記被検体の周囲を回転し、Ｘ線を発生するＸ線源と、
前記Ｘ線源と対向し、前記体軸方向に沿って複数列に配列された検出素子を有する検出手段と、
コーンビーム再構成を使用して、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、
を有することを特徴とするＸ線コンピュータ断層装置。
【請求項２】
寝台上の被検体の体軸方向に沿って架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を移動させる間、前記架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を傾斜させることで傾斜した回転軸を形成し、投影データを収集するヘリカルスキャンを実行するＸ線コンピュータ断層装置であって、
前記被検体の周囲を回転し、Ｘ線を発生するＸ線源と、
前記Ｘ線源と対向し且つ前記体軸方向に沿ってｎ列（ｎは２以上の整数）配列される複数の検出素子を有し、当該複数の検出素子によって前記被検体の透過Ｘ線を収集し前記投影データを発生する検出手段と、
前記投影データをボクセルに逆投影することにより画像を再構成する再構成手段であって、前記Ｘ線源と前記逆投影するボクセルとの位置関係から、前記複数の検出素子から少なくとも一つの検出素子を選択し、当該選択された検出素子に収集された前記透過Ｘ線に対応する前記投影データを使用して、コーンビーム再構成を実行する再構成手段と、
を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層装置。
【請求項３】
前記再構成手段は、前記架台又は寝台の少なくとも一方が傾斜された場合、その傾斜角に従ったコーンビーム再構成を使用して、前記画像を再構成することを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線コンピュータ断層装置。
【請求項４】
前記再構成手段は、前記架台又は寝台の少なくとも一方が傾斜された場合、その傾斜角に応じた再構成面に関して、前記画像を再構成することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層装置。
【請求項５】
前記再構成手段は、前記架台又は寝台の少なくとも一方が傾斜された場合、その傾斜角に基づいて前記画像をシフトさせることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層装置。
【請求項６】
前記再構成手段は、前記投影データに基づくデータが逆投影された場合、前記体軸方向に関して平行に前記画像をシフトさせることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層装置。
【請求項７】
前記再構成手段は、前記投影データの投影角に基づいて、前記体軸方向に関して平行に前記画像をシフトさせることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層装置。
【請求項８】
前記再構成手段は、前記傾斜回転軸に沿った少なくとも一の前記画像をフィルタリングすることで、所定のスライス幅による前記少なくとも一の前記画像を取得するフィルタ手段を有することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層装置。
【請求項９】
前記再構成手段は、前記投影データが逆投影されている間、前記傾斜回転軸に沿って前記投影データをフィルタリングすることで、所定のスライス幅による前記画像を取得するフィルタ手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層装置。
【請求項１０】
前記コーンビーム再構成は、フェルドカンプ再構成であることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１１】
寝台上の被検体の体軸方向に沿って架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を移動させる間、前記架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を傾斜させることで傾斜した回転軸を形成し、投影データを収集するヘリカルスキャンを実行するＸ線コンピュータ断層装置の制御方法であって、
前記ヘリカルスキャンにおいては、
Ｘ線源からＸ線を発生させるステップと、
前記被検体の体軸方向に沿って複数列に配列された検出素子を有し前記Ｘ線源と対向する検出手段を使用して、投影データを検出する検出ステップと、
コーンビーム再構成を使用して、前記投影データに基づいて画像を再構成する再構成ステップと、
を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層装置制御方法。
【請求項１２】
寝台上の被検体の体軸方向に沿って架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を移動させる間、前記架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を傾斜させることで傾斜した回転軸を形成し、投影データを収集するヘリカルスキャンを実行するＸ線コンピュータ断層装置の制御方法であって、
前記被検体の周囲を回転させながら、Ｘ線源からＸ線を発生させるステップと、
前記Ｘ線源と対向し且つ前記体軸方向に沿ってｎ列（ｎは２以上の整数）配列される複数の検出素子を使用して、当該複数の検出素子によって前記被検体の透過Ｘ線を収集し、前記投影データを発生させるステップと、
前記投影データをボクセルに逆投影することにより画像を再構成する再構成手段であって、前記Ｘ線源と前記逆投影するボクセルとの位置関係から、前記複数の検出素子から少なくとも一つの検出素子を選択し、当該選択された検出素子に収集された前記透過Ｘ線に対応する前記投影データを使用して、コーンビーム再構成を実行する再構成ステップと、
を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層装置制御方法。
【請求項１３】
前記再構成ステップにおいては、前記架台又は寝台の少なくとも一方が傾斜された場合、その傾斜角に従ったコーンビーム再構成を使用して、前記画像を再構成することを特徴とする請求項１１又は１２記載のＸ線コンピュータ断層装置制御方法。
【請求項１４】
前記再構成ステップにおいては、前記架台又は寝台の少なくとも一方が傾斜された場合、その傾斜角に応じた再構成面に関して、前記画像を再構成することを特徴とする請求項１１乃至１３のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層装置制御方法。
【請求項１５】
前記再構成ステップにおいては、前記架台又は寝台の少なくとも一方が傾斜された場合、その傾斜角に基づいて前記画像をシフトさせることを特徴とする請求項１１乃至１４のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層装置制御方法。
【請求項１６】
前記再構成ステップにおいては、前記投影データに基づくデータが逆投影された場合、前記体軸方向に関して平行に前記画像をシフトさせることを特徴とする請求項１１乃至１５のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層装置制御方法。
【請求項１７】
前記再構成ステップにおいては、前記投影データの投影角に基づいて、前記体軸方向に関して平行に前記画像をシフトさせることを特徴とする請求項１１乃至１６のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層装置制御方法。
【請求項１８】
前記再構成ステップにおいては、前記傾斜回転軸に沿って前記画像をフィルタリングし、所定のスライス幅による前記画像を取得することを特徴とする請求項１１乃至１７のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層装置制御方法。
【請求項１９】
前記再構成ステップにおいては、前記投影データが逆投影されている間、前記傾斜回転軸に沿って前記投影データをフィルタリングすることで、所定のスライス幅による前記画像を取得することを特徴とする請求項１１乃至１８のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層装置制御方法。
【請求項２０】
前記コーンビーム再構成は、フェルドカンプ再構成であることを特徴とする請求項１１乃至１９のうちいずれか１項記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置制御方法。
【請求項２１】
コンピュータに、
寝台上の被検体の体軸方向に沿って架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を移動させる間、前記架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を傾斜させることで傾斜した回転軸を形成し、投影データを収集するヘリカルスキャン機能を実現させるプログラムであって、
前記ヘリカルスキャン機能は、
Ｘ線源からＸ線を発生させるＸ線発生機能と、
前記被検体の体軸方向に沿って複数列に配列された検出素子を有し、前記Ｘ線源と対向する検出手段を使用して投影データを検出させる検出機能と、
コーンビーム再構成を使用して、前記投影データに基づいて画像を再構成させる再構成機能と、
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プログラム。
【請求項２２】
コンピュータに、
寝台上の被検体の体軸方向に沿って架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を移動させる間、前記架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を傾斜させることで傾斜した回転軸を形成し、投影データを収集するヘリカルスキャン機能を実現させるプログラムであって、
前記被検体の周囲を回転させながら、Ｘ線源からＸ線を発生させるＸ線発生機能と、
前記Ｘ線源と対向し且つ前記体軸方向に沿ってｎ列（ｎは２以上の整数）配列される複数の検出素子を使用して、当該複数の検出素子によって前記被検体の透過Ｘ線を収集し、前記投影データを発生させる検出機能と、
前記投影データをボクセルに逆投影することにより画像を再構成する再構成手段であって、前記Ｘ線源と前記逆投影するボクセルとの位置関係から、前記複数の検出素子から少なくとも一つの検出素子を選択し、当該選択された検出素子に収集された前記透過Ｘ線に対応する前記投影データを使用して、コーンビーム再構成を実行する再構成機能と、
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プログラム。
【請求項２３】
前記再構成機能においては、前記架台又は寝台の少なくとも一方が傾斜された場合、その傾斜角に従ったコーンビーム再構成を使用して、前記画像を再構成させること、を特徴とする請求項２１又は２２記載のＸ線コンピュータ断層撮影プログラム。
【請求項２４】
前記再構成機能においては、前記架台又は寝台の少なくとも一方が傾斜された場合、その傾斜角に応じた再構成面に関して、前記画像を再構成させることを特徴とする請求項２１乃至２２のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影プログラム。
【請求項２５】
前記再構成機能においては、前記架台又は寝台の少なくとも一方が傾斜された場合、その傾斜角に基づいて前記画像をシフトさせることを特徴とする請求項２１乃至２４のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影プログラム。
【請求項２６】
前記再構成機能においては、前記投影データに基づくデータが逆投影された場合、前記体軸方向に関して平行に前記画像をシフトさせることを特徴とする請求項２１乃至２５のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影プログラム。
【請求項２７】
前記再構成機能においては、前記投影データの投影角に基づいて、前記体軸方向に関して平行に前記画像をシフトさせることを特徴とする請求項２１乃至２６のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影プログラム。
【請求項２８】
前記再構成機能においては、前記傾斜回転軸に沿って前記画像をフィルタリングし、所定のスライス幅による前記画像を取得させることを特徴とする請求項２１乃至２７のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影プログラム。
【請求項２９】
前記再構成機能においては、前記投影データが逆投影されている間、前記傾斜回転軸に沿って前記投影データをフィルタリングすることで、所定のスライス幅による前記画像を取得させることを特徴とする請求項２１乃至２８のうちいずれか一項記載のＸ線コンピュータ断層撮影プログラム。
【請求項３０】
前記コーンビーム再構成は、フェルドカンプ再構成であることを特徴とする請求項２１乃至２９のうちいずれか１項記載のＸ線コンピュータ断層撮影プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線コンピュータ断層（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＣＴ）装置等関する。特に、被検体の周囲を螺旋（ヘリカル）状にスキャンすることで形成されるＸ線画像を検出するための、複数列検出素子を使用するＸ線ＣＴ装置において、被検体を搭載した寝台寝台、又は架台が傾斜（チルト）している間、当該被検体のヘリカルスキャンから得られたデータに基づくデータ補間（インターポレーション）及び画像再構成を達成するための技術に関する。より具体的には、再構成アルゴリズムに基づく三次元フェルドカンプコーンビームを実行している、傾斜された架台又は傾斜された寝台に対してのＣＴスキャンの再構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ヘリカルスキャンシステムを利用したＸ線ＣＴ装置が提案されている。図１０は、典型的なヘリカルスキャン方式のＸ線ＣＴ装置を示した図である。図１０に示すように、同方式のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源（焦点）５０と検出器５１との双方の連続的回転に同期させて、被検体５２の体軸方向（Ｚ軸方向）に沿って当該被検体を搭載した寝台を移動させ、被検体の断層データを収集する。従って、この様にヘリカル方式においては、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体５２の体軸方向において、Ｘ線源５０の回転中心を通過するように当該被検体を搭載した寝台を移動させ、且つＸ線源及び検出器が回転している間、検出器５１を移動させる。これらの処理を経て、図１０に示すように、Ｘ線源５０と検出器５１とは、被検体５２の周りに螺旋軌道を描く。
【０００３】
この様なヘリカル方式には、シングルスライス型とマルチスライス型との二つのタイプがある。シングルスライス型ＣＴ装置は、ファン形状のＸ線ビーム（以下、単に「ファンビーム」と呼ぶ。）を曝射するＸ線ビーム発生源と、一列が直線状に又はファン形状に配列されたＭチャネル（例えば、１０００チャネル）の検出器とを具備している。このＸ線源と検出器とは、互いに対向しながら、被検体の周囲を回転することができる。従って、Ｘ線源及び検出器の一回転につき、Ｍチャネル分のデータを取得することができる。なお、単一期間でのデータ収集は、「１ビュー」と呼ばれる。
【０００４】
もう一方のタイプであるマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置は、コーン形状（円錐形状）のＸ線ビーム（以下、単に「コーンビーム」と呼ぶ。）を曝射するＸ線ビーム発生源と、被検体の体軸方向に関して複数列に配列され、それぞれがＭチャネル検出器の弓状の素子列を有する（すなわち、ＭチャネルのＮ列倍の検出器を有する）二次元検出器とを具備している。マルチスライスＣＴ装置は、被検体の周囲にＸ線源と検出器とを回転させ、一回転につきＭチャネル×Ｎ列分のデータを収集することができる。従って、シングルスライス型ＣＴ装置と比較した場合、より正確に且つより迅速に広範囲に亘ってスキャンすることができる。
【０００５】
ヘリカルスキャン方式における画像再構成処理は、図１１及び図１２に例示するように、種々のステップを有する。まず、図１１に示すように、ヘリカルスキャンの各ビューにおいて検出器により収集される投影データを、全角度分集める。投影データは、検出器の感度、Ｘ線の強度その他の物理的な要因を考慮して収集される。こうして収集されたデータは、生データと呼ばれる。
【０００６】
次に、生データは補間（インターポレート）され、所望の断面に関するデータが生成される。この補間の方式は、ヘリカル補間として知られている。このヘリカル補間は、近傍の補間を使用して実行されるものである（例えば、特許文献１参照。）。また、重み付けされた多重点データの加算に対するフィルタ補間技術を使用しても、目的を達成することが可能である（例えば、特許文献２参照。）。さらに、他の補間技術、例えば対向ビーム補間等の手法も採用することができる。
【０００７】
個々の角度に関する補間データは、例えば図１２に例示されるように、畳み込み処理の対象とされる。この畳み込み処理は、Ｘ線ＣＴ装置の特性に基づいて選択されたフィルタ機能を使用するものである。
【０００８】
畳み込み処理されたデータは、データ収集の時刻において、Ｘ線ビームの経路に沿って配列された全てのピクセルに対して加算される。この処理は、バックプロジェクション（逆投影）として知られている。バックプロジェクションは、ビーム形状に従う角度において、畳み込み処理された全てのデータに対して繰り返し実行される。その結果、オリジナル信号のみを分離することができる。
【０００９】
ところで、特に架台が傾斜している場合、又は被検体を搭載する寝台が傾斜している場合において、上記オリジナル信号を再構成するためには、ファンビーム再構成がよく使用される。なお、この様に被検体周囲又は傾斜した寝台に対して架台を傾斜させるのは、例えばＣＴスキャンの間被検体への不要なＸ線曝射を防ぐため、針生検を適切に使うために有効であるからである。架台又は寝台の傾斜の間、誘発されるアーチファクトに対して補償を行わない場合には、再構成された画像は質の低いものとなる。従来においても、架台が傾斜されたＣＴスキャンのファンビーム再構成は、当該傾斜の間に誘発されたアーチファクトを修正するために成し遂げられたものである。
【００１０】
しかしながら、ファンビーム再構成は、４つ又はそれ以下のスライスのマルチスライスシステムに関連する小さなコーン角に有益な近似法である。従って、コーン角のさらに大きなマルチスライスシステム、例えば８又は１６スライスのマルチシステムでは、ファンビーム近似法は、精度が大幅に低下してしまう。その結果、分解能の不足及び不正確な構造再構成といった許容できないアーチファクトが発生する。
【００１１】
また、ＡＳＳＲ法を使用した従来の手法では、任意のピッチの値を補償することは不可能である（例えば、非特許文献１参照。この文献の内容は、参考資料として本出願の内容に組み込むものとする。）。加えて、ＡＳＳＲ法において架台の傾斜を導入するためには、再構成問題の完全な再定式化（すなわち、問題を解決するための新たな定式化の開発）が要求されることになる。
【特許文献１】特開平４−２２４７３６号
【特許文献２】特開平９−２３４１９５号
【非特許文献１】M. Kachelriess, T. Fuchs, S. Schaller, and W. A. Kalendar, “Advanced Single-Slice Rebinning for Tilted Spiral Cone-Beam CT,” Med. Phys. 28(6), pp. 1033-1041 (June 2001)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、マルチスライスによるチルトリカルＣＴスキャンを、簡単且つ低コストにて高精度に実現するＸ線コンピュータ断層装置等を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【００１４】
本発明の第１の視点は、寝台上の被検体の体軸方向に沿って架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を移動させる間、前記架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を傾斜させることで傾斜した回転軸を形成し、投影データを収集するヘリカルスキャン手段を具備し、前記ヘリカルスキャン手段は、前記被検体の周囲を回転し、Ｘ線を発生するＸ線源と、前記Ｘ線源と対向し、前記体軸方向に沿って複数列に配列された検出素子を有する検出手段と、コーンビーム再構成を使用して、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、を有することを特徴とするＸ線コンピュータ断層装置である。
【００１５】
本発明の第２の視点は、寝台上の被検体の体軸方向に沿って架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を移動させる間、前記架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を傾斜させることで傾斜した回転軸を形成し、投影データを収集するヘリカルスキャンを実行するＸ線コンピュータ断層装置であって、前記被検体の周囲を回転し、Ｘ線を発生するＸ線源と、前記Ｘ線源と対向し且つ前記体軸方向に沿ってｎ列（ｎは２以上の整数）配列される複数の検出素子を有し、当該複数の検出素子によって前記被検体の透過Ｘ線を収集し前記投影データを発生する検出手段と、前記投影データをボクセルに逆投影することにより画像を再構成する再構成手段であって、前記Ｘ線源と前記逆投影するボクセルとの位置関係から、前記複数の検出素子から少なくとも一つの検出素子を選択し、当該選択された検出素子に収集された前記透過Ｘ線に対応する前記投影データを使用して、コーンビーム再構成を実行する再構成手段と、を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層装置である。
【００１６】
本発明の第３の視点は、寝台上の被検体の体軸方向に沿って架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を移動させる間、前記架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を傾斜させることで傾斜した回転軸を形成し、投影データを収集するヘリカルスキャンを実行するＸ線コンピュータ断層装置の制御方法であって、前記ヘリカルスキャンにおいては、Ｘ線源からＸ線を発生させるステップと、前記被検体の体軸方向に沿って複数列に配列された検出素子を有し前記Ｘ線源と対向する検出手段を使用して、投影データを検出する検出ステップと、コーンビーム再構成を使用して、前記投影データに基づいて画像を再構成する再構成ステップと、を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層装置制御方法である。
【００１７】
本発明の第４の視点は、寝台上の被検体の体軸方向に沿って架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を移動させる間、前記架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を傾斜させることで傾斜した回転軸を形成し、投影データを収集するヘリカルスキャンを実行するＸ線コンピュータ断層装置の制御方法であって、前記被検体の周囲を回転させながら、Ｘ線源からＸ線を発生させるステップと、前記Ｘ線源と対向し且つ前記体軸方向に沿ってｎ列（ｎは２以上の整数）配列される複数の検出素子を使用して、当該複数の検出素子によって前記被検体の透過Ｘ線を収集し、前記投影データを発生させるステップと、前記投影データをボクセルに逆投影することにより画像を再構成する再構成手段であって、前記Ｘ線源と前記逆投影するボクセルとの位置関係から、前記複数の検出素子から少なくとも一つの検出素子を選択し、当該選択された検出素子に収集された前記透過Ｘ線に対応する前記投影データを使用して、コーンビーム再構成を実行する再構成ステップと、を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層装置制御方法である。
【００１８】
本発明の第５の視点は、コンピュータに、寝台上の被検体の体軸方向に沿って架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を移動させる間、前記架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を傾斜させることで傾斜した回転軸を形成し、投影データを収集するヘリカルスキャン機能を実現させるプログラムであって、前記ヘリカルスキャン機能は、Ｘ線源からＸ線を発生させるＸ線発生機能と、前記被検体の体軸方向に沿って複数列に配列された検出素子を有し、前記Ｘ線源と対向する検出手段を使用して投影データを検出させる検出機能と、コーンビーム再構成を使用して、前記投影データに基づいて画像を再構成させる再構成機能と、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プログラムである。
【００１９】
本発明の第６の視点は、コンピュータに、寝台上の被検体の体軸方向に沿って架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を移動させる間、前記架台又は前記寝台とのうち少なくとも一方を傾斜させることで傾斜した回転軸を形成し、投影データを収集するヘリカルスキャン機能を実現させるプログラムであって、前記被検体の周囲を回転させながら、Ｘ線源からＸ線を発生させるＸ線発生機能と、前記Ｘ線源と対向し且つ前記体軸方向に沿ってｎ列（ｎは２以上の整数）配列される複数の検出素子を使用して、当該複数の検出素子によって前記被検体の透過Ｘ線を収集し、前記投影データを発生させる検出機能と、前記投影データをボクセルに逆投影することにより画像を再構成する再構成手段であって、前記Ｘ線源と前記逆投影するボクセルとの位置関係から、前記複数の検出素子から少なくとも一つの検出素子を選択し、当該選択された検出素子に収集された前記透過Ｘ線に対応する前記投影データを使用して、コーンビーム再構成を実行する再構成機能と、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プログラムである。
【発明の効果】
【００２０】
以上本発明によれば、マルチスライスによるチルトリカルＣＴスキャンを、簡単且つ低コストにて高精度に実現するＸ線コンピュータ断層装置等を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体に対してＸ線を曝射し、その透過Ｘ線を検出してコンピュータによる画像再構成を行い、断層像（Ｘ線ＣＴ像）を得る装置である。一般に、Ｘ線ＣＴ装置には、Ｘ線管球と検出器システムとが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転(ROTATE/ROTATE) タイプ、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管球のみが被検体の周囲を回転する固定／回転(STATIONARY/ROTATE) タイプ、電子ビームを偏向させることで電子的にＸ線源の位置をターゲット上で移動させるタイプ等様々なタイプがある。本Ｘ線ＸＣＴ装置は、いずれのタイプも適用可能であるが、ここでは、現在主流を占めている回転／回転タイプを例として説明する。
【００２２】
また、１スライスの断層像データを再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０度分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０度＋ビュー角の投影データが必要とされる。本発明の技術的思想は、いずれの方式にも適用可能であるが、ここでは、一般的な前者の約３６０度分の投影データから１ボリュームのボクセルデータ（又は１枚の断層像）を再構成するものとして説明する。
【００２３】
図１は、本Ｘ線ＣＴ装置１０の典型的な概略構成を示した図である。図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１０は、架台１１、Ｘ線管球１０１、回転リング１０２、二次元検出器システム１０３、データ収集回路（ＤＡＳ）１０４、非接触データ伝送装置１０５、前処理装置１０６、架台駆動部１０７、スリップリング１０８、高電圧発生装置１０９、ホストコントローラ１１０、記憶装置１１１、補助記憶装置１１２、シフト量計算部１１３、再構成装置１１４、入力装置１１５、画像処理部１１８、表示装置１１６、データ／制御バス３００を有している。
【００２４】
架台（ガントリ）１１は、スキャン動作を行う回転部と、チルト動作を行う傾斜部と、これらの指示する固定部とから構成されている。特に、後述するＴ−ＴＯＣＴ撮影を行う場合には、ホストコントローラ１１０、架台駆動部１０７の制御のもと、撮影中心を中心として所定角度だけチルトされる。
【００２５】
Ｘ線管球１０１は、Ｘ線を発生する真空管であり、回転リング１０２に設けられている。当該Ｘ線管球１０１には、Ｘ線の曝射に必要な電力（管電流、管電圧）が高電圧発生装置１０９からスリップリング１０８を介して供給される。Ｘ線管球１０１は、供給された高電圧により電子を加速させターゲットに衝突させることで、有効視野領域ＦＯＶ内に載置された被検体に対してＸ線を曝射する。
【００２６】
なお、Ｘ線管球１０１と被検体との間には、当該Ｘ線管球１０１から曝射されるＸ線ビームの形状をコーン状（四角錐状）又はファンビーム状に整形するコリメータ（図示せず）が設けられている。
【００２７】
回転リング１０２には、Ｘ線管球１０１及び検出器システム１０３が設けられている。回転リング１０２は、架台駆動部１０７により駆動され、Ｘ線管球１０１及び検出器システム１０３とともに１回転あたり１秒以下という高速で被検体の回りを回転する。
【００２８】
二次元検出器システム１０３は、被検体を透過したＸ線を検出する検出器システムであり、Ｘ線管球１０１に対向する向きで回転リング１０２に取り付けられている。当該二次元検出器システム１０３には、シンチレータとフォトダイオードとの組み合わせで構成される複数の検出素子（セグメント）が、被検体の体軸方向（スライス方向、又は素子列方向）とそれに直交するチャンネル方向とに関してマトリクス状に配列されている。ここでは、例えばチャンネル方向に関しては１，０００個（１，０００チャンネル）程度の検出素子が配列されているものとする（以下、この１，０００個の検出素子が配列された一の列を「検出素子列」と称する）。また、体軸方向に関しては、有効視野領域ＦＯＶを体軸方向に拡大するために、検出素子列が４０列程度配列されている。これにより、チャンネル方向と体軸方向との両方に高空間分解能が実現される。
【００２９】
なお、検出素子において入射Ｘ線を電荷に変換する方式として、直接変換方式と間接変換方式とがある。直接変換方式とは、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電現象を利用するものである。一方、間接変換型とは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し、さら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ものである。本Ｘ線検出素子は、いずれの方式であってもよい。
【００３０】
データ収集回路（ＤＡＳ）１０４は、ＤＡＳチップが配列された複数のデータ収集素子列を有し、２次元検出器システム１０３で検出されたＭ×Ｎの全チャンネルに関する膨大なデータ（１ビューあたりのＭ×Ｎチャンネル分のデータを以下“生データ”という）を入力し、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理等の後、一括して光通信を応用した非接触データ伝送装置１０５を介して固定側のデータ処理ユニットに伝送する。
【００３１】
なお、ＤＡＳ１０４と二次元検出器システム１０３との間には、各検出素子とデータ収集素子列との接続状態を切り換えるためのスイッチ群が設けられている。このスイッチ群の各スイッチ切り換え制御は、スキャン条件に基づいて、ホストコントローラ１１０によって実行される。すなわち、ホストコントローラ１１０は、上記スイッチ群の制御により二次元検出器システム１０３が有する各検出素子列とデータ収集素子との接続状態を切り換え、各検出素子で検出されたＸ線透過データを所定の単位で束ねる。そして、スキャン条件に対応した複数スライスのＸ線透過データが、各検出素子から後段のＤＡＳ１０４によって読み出され、所定の処理を実行する。
【００３２】
非接触データ伝送装置１０５は、収集したＸ線透過データを光学的に次段装置に伝送する。当該非接触データ伝送装置１０５やＤＡＳ１０４等については、２次元検出器システム１０３において、膨大且つ高速に発生する２次元投影データを時間遅れなく伝送するための超高速処理化が図られている。
【００３３】
前処理装置１０６は、非接触データ伝送装置１０５を介して、ＤＡＳ１０４から生データを受け取り、感度補正やＸ線強度補正を実行する。各種補正を受けた３６０度分の生データは、記憶装置１１１に一旦記憶される。なお、当該前処理装置１０６によって前処理が施された生データは、「投影データ」と呼ばれる。
【００３４】
架台駆動部１０７は、診断用開口内に挿入された被検体の体軸方向に平行な中心軸のまわりに、Ｘ線管球１０１と二次元検出器システム１０３とを一体で回転させる等の駆動制御を行う。また、架台駆動部１０７は、撮影中心を中心として所定角度だけ架台１１をチルトさせる。
【００３５】
高電圧発生装置１０９は、スリップリング１０８を介して、Ｘ線の曝射に必要な電力をＸ線管球１０１に供給する装置であり、高電圧変圧器、フィラメント加熱変換器、整流器、高電圧切替器等から成る。この高電圧発生装置１０９によるＸ線管球１０１への高電圧供給は、スリップリング１０８により行われる。
【００３６】
ホストコントローラ１１０は、撮影処理、データ処理、画像処理等の各種処理に関する統括的な制御を行う。例えば、撮影処理においては、ホストコントローラ１１０は、予め入力されたスライス厚等のスキャン条件を内部メモリに格納し、患者ＩＤ等によって自動的に選択されたスキャン条件（あるいは、マニュアルモードにおいて、入力装置１１５から直接設定されたスキャン条件）に基づいて、高電圧発生装置１０９、図示しない寝台駆動部、架台駆動部１０７、及び寝台の体軸方向への送り量、送り速度、Ｘ線管球１０１及び二次元検出器システム１０３の回転速度、回転ピッチ、及びＸ線の曝射タイミング等を制御し、被検体の所望の撮影領域に対して多方向からＸ線コーンビーム又はＸ線ファンビームを曝射させ、Ｘ線ＣＴ画像の撮影処理を行う。
【００３７】
記憶装置１１１は、生データ、投影データ、断層像データ等の画像データや、検査計画のためのプログラム等を記憶する。
【００３８】
補助記憶装置１１２は、再構成装置１１４により生成された再構成画像データを記憶可能な大容量の記憶領域を有する装置である。
【００３９】
シフト量計算部１１３は、後述するＴ−ＴＣＯＴ撮影において、架台１１のチルトによって生じる、再構成処理におけるチャンネル位置γｃｈ、素子列位置ｄｓｅｇのシフト量を、ボクセル毎に、再構成スライスの位置、チルト角等に基づいて後述する式（６）、（７）、（１１）等によって計算する。
【００４０】
再構成装置１１４は、所定の再構成パラメータ（再構成領域サイズ、再構成マトリクスサイズ、関心部位を抽出するための閾値等）に基づいて投影データを再構成処理することで、所定のスライス分の再構成画像データを生成する。一般に、再構成処理には、コーンビーム再構成とファンビーム再構成とがある。
【００４１】
コーンビーム再構成とは、コリメータによって整形されたＸ線コーンビームのコーン角度の情報を用いる再構成である。代表的な例としては、Ｆｅｌｄｋａｍｐ法、ＡＳＳＲ法などが挙げられる。
【００４２】
Ｆｅｌｄｋａｍｐ再構成法は、スライス方向Ａに広い対象領域を複数のボクセルの集合体として扱って、Ｘ線吸収係数の３次元的分布データ(以下「ボリュームデータ(複数のボクセルデータが立体的（３次元的）に集合したもの)」という。)を発生するために、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をもとに改良された近似的再構成法である。すなわち、Ｆｅｌｄｋａｍｐ再構成法は、データを所定の方向（例えば、列に沿った方向或いは斜めなど任意）に畳み込み、そしてバックプロジェクションは、回転中心軸に対して実際のコーン角に応じた斜めのレイに沿って行なわれる。  また、ＡＳＳＲ法は、２次元投影データから定めた仮想平面（ヘリカルスキャンの中心軸に対して傾斜する斜断面として設定されることがより効果を発揮する）の位置に近似するＸ線パスの近似投影データを抽出し、この近似投影データを用いて画像再構成する方法である。
【００４３】
本実施形態においては、マルチスライスによるチルトリカルＣＴスキャンを、簡単且つ低コストにて高精度に実現するために、コーンビームを厳密に考慮したＦｅｌｄｋａｍｐ再構成法を利用する。なお、当該再構成において、次の２つの少なくともいずれかの補正処理を施せば、再構成処理の誤差をさらに小さくすることができる。
【００４４】
第１の補正処理は、Ｘ線ビームが再構成面（スライス面）に対して斜めに入っていることによって、Ｘ線ビームが被検体の中を通る長さが長くなることに対して補正処理を施すものである。すなわちデータ収集装置で得られた投影データ（前処理などを施しても良いし、施さなくても良い）に対して、コーンビームＸ線における体軸方向の位置に応じて異なるビーム経路長を補正する。
【００４５】
第２の補正処理は、実測のＸ線パスは、Ｘ線焦点と再構成処理上規定されるボクセルの中心とを結ぶ計算上のＸ線パスに対してズレを生じるが、この誤差を補正するものである。すなわち第２の補正処理は、計算上のＸ線パスの周囲に存在する実際の複数本（例えば４本）のＸ線パスに沿って実測された（検出素子の）投影データに対して所定の計算処理を施し、得られた計算データを、計算上のＸ線パスに示す直線に沿って逆投影データとし、これを所定の重み付けをして逆投影する。特にヘリカルスキャンの場合は、所望の再構成面とＸ線焦点とのスライス方向に関する位置関係が変わるので、Ｘ線焦点の位置毎（或いはビュー毎）に上記計算処理に使用される検出素子列（のデータ）或いは検出素子列の寄与度を変えるのが望ましい。
【００４６】
一方、ファンビーム再構成処理は、例えばファンビーム・コンボリューション・バックプロジェクション法を利用したものである。すなわち、バックプロジェクションで、レイを回転中心軸に対して直交するものと仮定（投影データが体軸方向に垂直方向のＸ線により得られたと仮定）して、投影データに基づいて画像再構成する。
【００４７】
入力装置１１５は、キーボードや各種スイッチ、マウス等を備え、オペレータを介してスライス厚やスライス数等の各種スキャン条件を入力可能な装置である。
【００４８】
画像処理部１１８は、再構成装置１１４により生成された再構成画像データに対して、ウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の表示のための画像処理を行い、表示装置１１６に出力する。また、画像処理部１１８は、オペレータの指示に基づき、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、３次元表面画像等のいわゆる疑似３次元画像の生成を行い、表示装置１１６に出力する。出力された画像データは、表示装置１１６においてＸ線ＣＴ画像として表示される。
【００４９】
ネットワーク通信装置１１９は、ネットワークを介して、データ管理システム１５と生データ等を送受信する。
【００５０】
なお、再構成、断面変換などのデータ処理及び表示オペレーションは、Ｘ線ＣＴ装置１０内で行われるのが一般的であるが、Ｘ線ＣＴ装置１０とは別体の画像処理装置を設け、これにおいて実行するようにしてもよい。このような画像処理装置を使用する場合、Ｘ線ＣＴ装置１０から送られるデータは、再構成前でも、再構成後でも、データ処理後の表示直前でも、いずれの状態でも本実施形態の効果を妨げるものではない。
【００５１】
（Ｔｒｕｅ  Ｃｏｎｅ−ｂｅａｍ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＴＣＯＴ）
次に、本発明の基礎となる技術である、コーン角を厳密に考慮した断層像再構成（ＴＣＯＴ）について説明する。ＴＣＯＴとは、再構成スライス上の各マトリックスについて、最適な「検出素子列」及び「チャンネル」の投影データを選択し、これを３６０度分集めて再構成画像を行うものである。この最適な「検出素子列」及び「チャンネル」は、Ｘ線源の位置（各ビュー角）と逆投影すべき再構成スライスＲＳＯＩ上の各マトリックスの位置（逆投影すべきボクセル）とに基づいて決定される。
【００５２】
図２は、ＴＣＯＴを具体的に説明するための概念図である。同図に示すように、Ｚ軸（架台回転軸）から距離Ｒだけ離れた位置にＸ線管球１０１が配置され（ビュー角βｋ）、これと対向して二次元検出器システム１０３の検出素子列が被検体Ｐを介して配置されている。
【００５３】
この様な状況において、関心のある再構成スライスＲＳＯＩ上の点Ｉ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｒ）の再構成を考える。係る場合、ビュー角βｋにおける点Ｉは、Ｘ線管球１０１と点Ｉとを結ぶ直線Ｑによって、チャンネル位置γｃｈ、素子列位置ｄｓｅｇに位置する検出素子Ｓｊ上に投影される。
【００５４】
同様に、異なる各ビュー角βｋにおける点Ｉが投影される検出素子を特定し、当該点Ｉに関する３６０度分の投影データを収集する。収集された投影データは、コーン角の影響を考慮した点Ｉの投影データの集合である。従って、当該データを再構成（例えば、フェルドカンプ再構成）を行うことで、コーン角の影響を考慮した再構成画像を得ることができる。
【００５５】
この手法は、次の様に定式化することができる。すなわち、図２に示すように、ｚ＝ｚｒに位置する再構成スライスＲＳＯＩ上の点（ｘｐ，ｙｐ，ｚｒ）のチャンネル位置γｃｈ、素子列位置ｄｓｅｇは、それぞれ式（ａ）、式（ｂ）によって表される。
【数１】
2004160218.tif 000003
【００５６】
ここで、Ｌ（ｘｐ，ｙｐ，βｋ）、Δｚ（架台回転面からのずれ量。）は次の式（ｃ）、式（ｄ）によって定義される。
【数２】
2004160218.tif 000004
【００５７】
なお、ＣＳは寝台速度、βＭＰは再構成スライスＲＳＯＩがガントリ回転面内にある場合でのビュー角を意味する。
【００５８】
（チルトヘリカル（Ｔｉｌｔｅｄ）−ＴＣＯＴ：Ｔ−ＣＯＴ）
次に、本Ｘ線ＣＴ装置が実現するチルト（ｔｉｌｔ）ヘリカルＴＣＯＴ（Ｔ−ＴＣＯＴ）について説明する。本Ｔ−ＴＣＯＴは、図３に示すように、上述したＴＣＯＴを基本としてチルトヘリカルによる再構成を実現したものである。以下、Ｔ−ＴＣＯＴの詳細について説明する。なお、チルトヘリカルのための傾斜は、架台又は寝台の一方又は両方を傾斜させることで形成することができるが、以下説明を具体的にするために、架台１１を傾斜させる場合を例とする。
【００５９】
図４は、架台１１を傾斜させた場合（又は寝台を角度αだけ傾斜させた場合）のヘリカル再構成を使用した断面の幾何を示した図である。架台回転面は、図に示すように角度α分だけ傾斜したｙ´ｘ平面にある。患者を搭載する寝台（ｃｏｕｃｈ）は、ｚ軸に沿ってＣＳｍｍ／回転の一定速度で動く。従って、傾斜αによって、寝台の移動軸はｚ軸と一致したままであるが、架台回転軸はｚ軸からｚ´軸へと変わる。
【００６０】
また、図４において、ＦＯＶ´は、ｚ´軸回転に関する最大撮像視野を意味する。さらに、ＦＯＶＴは傾斜した撮像視野であり、常にＦＯＶ´よりも小さい。また、再構成スライスの平面は、架台傾斜後であっても、架台回転平面（ｙ´ｘ平面）に対して平行である。しかしながら、再構成スライスのＦＯＶ´中心は、架台回転軸ｚ´上ではなく、ｚ軸上に配置される。従って、取得する再構成スライスについてのアイソセンタは、架台が傾斜することから、ｙ´方向に移動することになる。
【００６１】
図５は、この様なｙ´方向における再構成スライスのアイソセンタの動き（移動）を例示しており、ビュー角βの関数として、関心のあるＦＯＶの運動を示したものである。スライスの位置は、絶対座標系での位置ｚ＝ｚｐに配置されている。ここで、ｚ＝０は、データセットにおける第１ビューに対応している。ｚｐに対応するビュー角は、次の式（１）によって定義される。
【数３】
2004160218.tif 000005
【００６２】
ここで、ｋｚｐは位置ｚ＝ｚｐにおけるビュー角、Ｎβｒｏｔは回転によって取得するバックプロジェクションビューの総数を示す。また、ＴＰはＸ線管の位置であり、０からＮβｒｏｔ−１までの整数をその範囲とし、それぞれの投影ビューにおいてコード化される。
【００６３】
傾斜（チルト）のないフェルドカンプであれば、ビュー再構成レンジβＲＲは、開始位置でもあるβ（ｚｐ）において中心に置かれる。なお、傾斜のないフェルドカンプに関する技術は、例えば「L.A.Feldkamp, L.C.Davis, and J.W.Kress, “Practical Cone-Beam Algorithm,” Journal Optical Society of America, Vol.1, pp612-619(1984)」に見ることができる。なお、当該文献の内容は、本願実施形態に組み込むものとする。ビュー角β（ｚｐ）の開始位置βｓｔａｒｔ（ｚｐ）及び終了位置βｅｎｄ（ｚｐ）は、次の式（３）、式（４）で定義される。
【数４】
2004160218.tif 000006
【００６４】
ここで、βＲＲは、角度のバックプロジェクションレンジであり、βｓｔａｒｔ≦βｋ≦βｅｎｄを満たす。最初のｚ座標ｚｐｍｉｎは、ビュー角β１ｓｔ＿ｖｉｅｗ＋βＲＲ／２に対応して再構成されるか、又は次の式（５）のようであってもよい。
【数５】
2004160218.tif 000007
【００６５】
一旦バックプロジェクションのビューレンジを定義すれば、レンジに対する投影ビューデータは、重み付けされ、望ましくはバックプロジェクション前にコンボリューションされる。この重み付けには、例えば「Dennis L. Parker. “Optimal Short Scan Convolution Reconstruction for Fanbeam CT,“ Med Phys. 9(2), March/April 1982」に見られる技術を採用することができる。また、コンボリューションには、
例えば「H.H.Barrett and W. Swindell, Radiological Imaging: Theory of Image Formation, Detection, and Processing, Vol.2, New York: Academic Press, pp391-392(1981)」に記載されているものから類推される技術を採用することができる。なお、これら文献の内容についても、本願実施形態に組み込むものとする。
【００６６】
傾斜されたケースでは、関心スライスの相対的なｙ座標Δｙ´とｚ座標Δｚ´はβの関数となっており、次の式（６）、式（７）でそれぞれ与えられる。
【数６】
2004160218.tif 000008
【００６７】
傾きがあることよりＦＯＶＴ＜ＦＯＶ´であるから、最大ＦＯＶＴは次の式（８）で与えられる。
【数７】
2004160218.tif 000009
【００６８】
図６、図７に示すように、点（ｘｐ，ｙｐ´，ｚｐ）でのビューβｋに対する投影Ｘ線のセグメントの位置は、次の式（９）で与えられる。
【数８】
2004160218.tif 000010
【００６９】
ここで、Ｌ（ｘｐ，ｙｐｋ´，βｋ）とｙｐｋ´は、それぞれ次の式（１０）、式（１１）で与えられる。
【００７０】
セグメント数は、次の式（１２）、（１３）で与えられる。
【数９】
2004160218.tif 000011
【００７１】
チャンネル位置は、次の式（１４）で与えられる。また、チャンネル数は、次の式（１５）で与えられる。
【数１０】
2004160218.tif 000012
【００７２】
ここで、ｉ０、Δγは、それぞれ次の式（１６）、式（１７）で定義される。
【００７３】
再構成されるビューＦＯＶＴの傾斜した領域は、ズーム因子Ｚｓによって分割されるデフォルトＦＯＶであり、次の式（１８）で与えられる。
【数１１】
2004160218.tif 000013
【００７４】
ここで、ズーミングのない場合のフォルトＦＯＶに対しては、ズーム因子Ｚｓ＝１．０とする。ｘ及びｙの再構成の増加量ｘｉｎｃ及びｙｉｎｃは、次の式（１９）、（２０）の様である。
【数１２】
2004160218.tif 000014
【００７５】
パラメータＸ０及びＹ０は、再構成の中心を定義する。バックプロジェクションに対する初めの位置ｘ及び位置ｙは、次の式（２１）及び式（２２）によって与えられる。
【数１３】
2004160218.tif 000015
【００７６】
微小スライス（再構成スライス）の積み重ねは、図８に示すようにｚ´軸に沿って実行される。微小スライスの中心はｋ＝０に位置している。従って、（ｘ，ｙ０）に位置している画素に対しては、当該積み重ねは直線Ｒに沿うこととなる。微小スライスは、ｚ軸上に中心を置いていることから、この積み重ねでは、奇数分の微小スライスが存在することを仮定しているすなわち微小スライス（マイクロスライス）を、再構成するスライス位置を中心に、奇数枚のスライスを再構成して画像でフィルタリングする。尚、ここでは、2N+1枚（例えば3枚、5枚、7枚、11枚・・・）なので、奇数枚のマイクロスライスをフィルタリングしているが、奇数に限らず偶数でも良い。
【００７７】
以上述べたＴ−ＴＣＯＴでのチャンネル位置を示す式（１４）、及び検出素子位置を示す式（９）と、ＴＣＯＴでの式（ａ）及び式（ｂ）とを比較すると、式（１４）ではｙｐがｙｐｋ´に、式（９）ではΔｚがΔｚ´に置き換えられているのみであることがわかる。
【００７８】
すなわち、Ｔ−ＴＣＯＴは、架台のチルトさせた場合であっても、ＴＯＣＴでの式（ａ）及び式（ｂ）において、単にｙｉをｙｉｋに、ΔｚｋをΔｚｋ´に置き換えるのみで、チルトヘリカルにおけるコーン角を厳密に考慮した画像再構成を行うことができる。この手法は、各再構成スライスにおいて、チルト角に応じたシフト量ｙｉｋ、Δｚｋ´を計算し、これに従ってＴＣＯＴシステムにおける演算式（ａ）、（ｂ）を、式（１４）及び式（９）に書き換えることで実現でき、直接的かつ簡単なものである。
【００７９】
従って、ＴＣＯＴシステムをＴ−ＴＣＯＴシステムとするために、新たに大きなハードウェハ等を必要とせず、また、新たな定式化を開発する必要もない。その結果、簡単かつ低コストにて、Ｔ−ＴＣＯＴシステムを実現することができる。また、基本的にＴＯＣＴと同様の原理によってコーン角を厳密に考慮した画像再構成が実行されるから、アーチファクトがほとんどない、好適なチルトヘリカルＣＴスキャン画像を提供することができる。
【００８０】
（撮影動作）  
次に、本Ｘ線ＣＴ装置の撮影時における動作について、図９を参照しながら説明する。
【００８１】
図９は、本Ｘ線ＣＴ装置の撮影時における動作を説明するためのフローチャートである。同図に示すように、まず、本Ｘ線ＣＴ装置において、撮影条件が設定される（ステップＳ１）。すなわち、寝台の天板上の被検体（患者Ａ）に対して、ＣＴスキャンの開始位置及び撮影条件を決定するためのスキャノ撮影を行い、スキャノグラムを生成する。これに基づいて、操作者は、スキャン条件（検査対象部位、スキャンタイプ（ヘリカルスキャンの選択）、スキャン範囲、開始位置、終了位置、撮影領域ＦＯＶサイズ、撮影スライス幅（スライス厚×スライス数）、ボリュームサイズ、架台傾斜角度、管電圧、管電流、スキャンスピード（Ｘ線管と検出器の回転速度）、Ｘ線管が１回転する間に移動する寝台の移動量、寝台移動量、架台傾斜角度等）の設定を行う。設定されたスキャン条件は、自動的にホストコントローラ１１０にロードされる。
【００８２】
なお、これらの条件の最適な組み合わせを選択するためには、多くの専門的知識と経験とを要し、複雑な作業となる。そのため、一般的には、Ｘ線ＣＴ装置が有する操作者支援機能（検査計画作成機能）に従って設定される。
【００８３】
次に、設定された架台傾斜角度に従って架台を傾斜させると共に（ステップＳ２）、スキャン条件に基づいて式（１１）によって定義されるｙｐｋ´、及び式（７）によって定義されるΔｚ´が計算される（ステップＳ３）。
【００８４】
次に、設定された撮影条件に従ってヘリカルスキャンが実行され、撮影範囲の生データが生成される（ステップＳ４）。すなわち、操作者により検査開始指示が入力されると、天板がスキャン開始位置の直前（ヘリカルスキャンの助走位置）まで移動されると共に、回転リングが回転する。そして、回転リング１０２のスピードが所定のスピードに到達すると、スキャン条件として設定された管電圧、管電流が高電圧発生装置１０９からＸ線管１０１へ供給され、Ｘ線が曝射されると同時に、天板が体軸方向にスライドする。この時、コリメータは設定スライス幅のデータが収集できるように開口幅が変更されている。このＸ線管が被検体の周囲を回転しながらＸ線を曝射している間に、天板に載せられた被検体が体軸方向に移動することによってヘリカルスキャンが実行される。
【００８５】
次に、Ｘ線ＣＴ装置Ｂにおいて、受信した患者Ａに関する生データに対し前処理が実行され、二次元投影データが生成される。続いて、当該二次元投影データに対しヘリカル補間を施した後、画像再構成が実行される（ステップＳ５）。この画像再構成は、上述したＴ−ＴＣＯＴに従うものである。
【００８６】
生成されたＸ線ＣＴ画像は、表示装置１１６において所定の形態で表示される（ステップＳ６）。さらに、画像処理部１１８において、再構成後の画像に対し所定の画像処理を施すことで、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、レンダリング処理による特定臓器の３次元表面画像等のいわゆる疑似３次元画像等を表示することも可能である。
【００８７】
以上述べた本Ｘ線ＣＴ装置によれば、架台又は寝台の少なくとも一方をチルトさせた場合であっても、チルトヘリカルにおけるコーン角を厳密に考慮したＴ−ＴＣＯＴを実行することができる。また、既存のＴＣＯＴシステムを利用して本Ｔ−ＴＣＯＴを簡単且つ低コストにて実現することができる。さらに、基本的にＴＯＣＴと同様の原理によってコーン角を厳密に考慮した画像再構成が実行されるから、アーチファクトがほとんどない、好適なチルトヘリカルＣＴスキャン画像を提供することができる。
【００８８】
（コンピュータ及びシステム）
本Ｔ−ＴＣＯＴの概念は、撮影系又は被検体の少なくとも一方のチルト、及び画像再構成を実行するシステムであれば、原理的には適用可能である。イメージデータを収集する装置としては、例えばＸ線診断装置、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置等の適当な画像収集装置であればどんなものでもよい。さらに、収集されたデータは、仮にデジタル化されていなくとも、処理時においてデジタル化されていれば問題はない。また、収集され処理されるイメージデータのソースは、イメージ収集装置によって生成されたデータを格納するメモリであってもよい。このメモリは、局所的（ローカル）に設置されていてもよく、離隔して設定されていてもよい。この様な状況でのデータ通信ネットワーク、例えばＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ）の様なデータ通信ネットワークは、本実施形態に従う処理を目的として、イメージにアクセスするために使用することができる。
【００８９】
また、本Ｔ−ＴＣＯＴは、一般的に用いられるコンピュータや、上記技術を実現するようにプログラムされたマイクロプロセッサ等によっても実現することができる。このことは、コンピュータに関する分野における技術を有する者（当業者）にとっては明らかである。また、適切なソフトウェアにより、上述した実施形態の技術を実行するプログラムをシステムのメモリ上に展開することによっても実現可能である。
【００９０】
ここで、コンピュータとは、筐体と、ＣＰＵ、メモリ（例えばＤＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、フラッシュＲＡＭ等）、その他の選択的且つ特別な目的で使用されるロジックデバイス（例えばＡＳＩＣＳ）又は設計可能なロジックデバイス（例えばＧＡＬ、再プログラム可能なＦＰＧＡ）を有するマザーボードを具備するものである。また、コンピュータは、例えばキーボードやマウスといった複数の入力装置、モニターを制御するためのディスプレイカードを具備する構成であってもよい。加えて、コンピュータは、フロッピーディスクデバイス、その他のリムーバブルメディアデバイス（例えば、コンパクトディスイク、テープ、リムーバブルな磁気光メディア等）、ハードディスク、所定のデバイスバス（例えば、ＳＣＳＩバス、エンハンストＩＤＥバス、ウルトラＤＭＡバス等）に接続して使用されるその他の固定式高密度メディア装置、を具備する構成であってもよい。さらには、同一のバス又は異なるバスに接続される、コンパクトディスクリーダ、コンパクトディスクリード／ライトユニット、コンパクトディスクジュークボックス等を具備する構成であってもよい。
【００９１】
また、上述したように、当該システムは、コンピュータが読みとり可能なメディア（記憶媒体）を少なくとも一つ有するものとなっている。コンピュータが読みとり可能なメディアの例としては、コンパクトディスク、ハードディスク、フロッピディスク、テープ、磁気光ディスク、ＰＲＯＭＳ（例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＡＭ等）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ等が挙げられる。いずれか一つ、又は組み合わせによるコンピュータが読みとり可能なメディアに記憶することで、本実施形態に係る手法は、コンピュータのハードウェアを制御するため、及びコンピュータとユーザとの関わりを可能にするための双方のソフトウェアを有する。また、この様なソフトウェアを有する構成であってもよいが、これに限定する趣旨ではなく、例えばデバイスドライバ、オペレーティングシステム、開発ツールといったユーザアプリケーションによって実現する構成であってもよい。
【００９２】
本実施形態に係るコンピュータプログラム製品は、上記Ｔ−ＴＣＯＴの手法をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラム指示（例えば、コンピュータコードデバイス）を格納する、どのようなコンピュータ読みとり可能な記憶媒体であってもよい。
【００９３】
また、本実施形態に係るコンピュータコードデバイスは、スクリプト、インタープリタ、ダイナミックリンクライブラリ、Ｊａｖａクラス、その他の完全に実行可能なプログラムを含むコードメカニズムであってもよく、又はどのようなインタープリットが実行されたものであってもよい。
【００９４】
さらに、本実施形態の各プロセスの一部は、さらに効果的なパフォーマンス、信頼性、コストの少なくともいずれかを実現するために、分配する構成であってもよい。例えば、アウトライン又はイメージを第１のコンピュータにて選択し、遠隔診断を目的として第２のコンピュータに送信する構成であってもよい。
【００９５】
また、本実施形態は、特定のＩＣを適用すること、又は通常のコンポーネント回路の好適なネットワークに接続することによっても、実現することができる。このことは、本技術分野に属する者にとっては明らかであろう。
【００９６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではそ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の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００９７】
例えば、上記実施形態では、コーンビーム再構成として、フェルドカンプ再構成を例に挙げて説明したが、フェルドカンプ再構成に限らず、ｚ軸方向（体軸方向）の広がりを考慮してＸ線パスに（概）沿って逆投影する再構成法であれば他の再構成法を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】図１は、本Ｘ線ＣＴ装置１０の典型的な概略構成を示した図である。
【図２】図２は、ＴＣＯＴを説明するための概念図である。
【図３】図３は、Ｔ−ＴＣＯＴを説明するための概念図である。
【図４】図４は、傾斜されたヘリカルジオメトリとスライス再構成を例示した図である。
【図５】図５は、関心のある視野角（ＦＯＶ）の動きを例示した図である。
【図６】図６は、バックプロジェクションのジオメトリを示した図である。
【図７】図７は、バックプロジェクションのジオメトリを示した図である。
【図８】図８は、微小スライスの積み重ねを示した図である。
【図９】図９は、撮影動作における処理の流れを示したフローチャートである。
【図１０】図１０は、ヘリカルＣＴスキャンシステムを例示した図である。
【図１１】図１１は、ヘリカルＣＴデータの画像再構成処理を例示した図である。
【図１２】図１２は、ヘリカルＣＴデータの画像再構成処理を例示した図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０…Ｘ線ＣＴ装置、１１…架台、１０１…Ｘ線管球、１０２…回転リング、１０３…二次元検出器システム、１０４…データ収集回路（ＤＡＳ）、１０５…非接触データ伝送装置、１０６…前処理装置、１０７…架台駆動部、１０８…スリップリング、１０９…高電圧発生装置、１１０…ホストコントローラ、１１１…記憶装置、１１２…補助記憶装置、１１３シフト量計算部、１１４…再構成装置、１１５…入力装置、１１６…表示装置、１１８画像処理部、３００…データ／制御バス
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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