(57)【要約】【課題】ＢＨ効果のチャネルごとの補正を、簡易にしかも非線形効果も考慮して精密化できるビームハードニング後処理方法およびＸ線ＣＴ装置を実現する。【解決手段】異なる径のファントムを撮像中心からずれた位置に配置して、Ｘ線ビームの透過長さがビューごとに異なる投影情報を取得し（ステップＳ５０１）、従って、投影情報値がビューごとに異なる投影情報を、各チャネルで取得し、補正係数を求め（ステップＳ５０６）、この補正係数から、高次関数のフィッティングにより非線形効果も含めた補正関数を求める（ステップＳ５０８）こととしているので、ＢＨ補正後に行うこの投影情報値のチャネルごとの補正で高精度の補正を行うことができ、さらに少数のファントム投影情報でも高精度な補正を行うことができるので、キャリブレーションにかける時間的負担を軽減することを実現させる。【選択図】      図５
2004180808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像領域の撮像中心からずれた位置に配置されるファントムの第１の投影情報を、多方向からの複数ビューで撮影して１つのサイノグラムを取得し、
前記第１の投影情報にビームハードニング効果の補正を行い第２の投影情報を生成し、
前記第２の投影情報に第１の関数フィッティングを行って第３の投影情報を生成し、
前記第２の投影情報を構成する各チャネルで、すべての前記ビューにおける前記第２の投影情報の値を独立変数として、前記第３の投影情報の値を第２の関数フィッティングし、
前記第２の関数フィッティングにより求まる補正関数を用いて、前記撮像領域に載置される被検体の投影情報を補正すること、
を特徴とするビームハードニング後処理方法。
【請求項２】
撮像領域の撮像中心からずれた位置に配置される複数の異なる大きさを有するファントムの第１の投影情報を、多方向からの複数ビューで撮影して複数のサイノグラムを取得し、
前記第１の投影情報にビームハードニング効果の補正を行い第２の投影情報を生成し、
前記第２の投影情報に第１の関数フィッティングを行って第３の投影情報を生成し、
前記第２の投影情報を構成する各チャネルで、すべての前記ビューおよびすべての前記サイノグラムの前記第２の投影情報の値を独立変数として、前記第３の投影情報の値を第２の関数フィッティングし、
前記第２の関数フィッティングにより求まる補正関数を用いて、前記撮像領域に載置される被検体の投影情報を補正すること、
を特徴とするビームハードニング後処理方法。
【請求項３】
撮像領域を透過するＸ線ビームの投影情報を、多チャネルからなるＸ線検出器を用いて、多方向からの複数ビューで取得し、前記投影情報にビームハードニング効果の補正を行うＸ線ＣＴ装置であって、
前記撮像領域の撮像中心からずれた位置に配置されるファントムの第１の投影情報を、すべての前記ビューで撮影し、１つのサイノグラムを取得する取得手段と、
前記第１の投影情報に前記ビームハードニング効果の補正を行い第２の投影情報を生成するビームハードニング補正手段と、
前記第２の投影情報に第１の関数フィッティングを行って第３の投影情報を生成する第１のフィッティング手段と、
前記第２の投影情報を構成する各チャネルで、すべての前記ビューの前記第２の投影情報の値を独立変数とする前記第３の投影情報の値を第２の関数フィッティングして補正関数を求める第２のフィッティング手段と、
前記補正関数を用いて、前記撮像領域に載置される被検体の投影情報を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記ファントムは、円形の断面形状を備えることを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記断面形状は、前記撮像領域より小さい径を備えることを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記第１の関数フィッティングは、前記第２の投影情報のチャネル間で行うことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記第１の関数フィッティング手段は、複数の前記第２の投影情報を含む１つのサイノグラムのビュー間で行うことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記第１の関数フィッティング手段は、前記第２の投影情報の値を平均化する平均化手段を備えることを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記第１の関数フィッティング手段は、前記第２の投影情報の値に高次関数をフィッティングすることを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記取得手段は、複数の異なる径を有する前記ファントムを用いて、複数の前記サイノグラムを取得することを特徴とする請求項３ないし９のいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記ビームハードニング補正手段は、複数の前記サイノグラムごとに、前記第１の投影情報に前記ビームハードニング効果の補正を行い前記第２の投影情報を生成することを特徴とする請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記第１のフィッティング手段は、複数の前記サイノグラムごとに、前記第２の投影情報に第１の関数フィッティングを行って前記第３の投影情報を生成することを特徴とする請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
前記第２のフィッティング手段は、前記サイノグラムごとに一次の前記補正関数を求めることを特徴とする請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
前記第２のフィッティング手段は、一次の前記補正関数に高次関数の関数フィッティングを行い高次の補正関数を求めることを特徴とする請求項１４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１５】
前記第２のフィッティング手段は、すべての前記サイノグラムの前記第３の投影情報の値を関数フィッティングして補正関数を求めることを特徴とする請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１６】
前記補正関数は、高次項を備えることを特徴とする請求項１５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ファントムデータ（ｐｈａｎｔｏｍ  ｄａｔａ）に基づいて被検体の透過Ｘ線強度を補正するビームハードニング（ｂｅａｍ  ｈａｒｄｅｎｉｎｇ，以下、ＢＨと略称する）後処理方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置で用いられるＸ線源は、あるエネルギー幅を持ったＸ線を出力する。他方、被検体を透過するＸ線の線吸収係数は、Ｘ線エネルギーに依存しており、被検体の透過長さが大きい程、平均エネルギーが高い方向に移動するビームハードニング効果を呈する。これにより、Ｘ線の透過強度すなわち投影情報値と透過長さとは、比例関係が成立せず、非線形の関係となる。
【０００３】
このＢＨ効果は、再構成画像上では、中央部分の強度が低下するカッピング（ｃｕｐｐｉｎｇ）効果を生じさせ、例えば、均一な強度の再構成画像を生成する投影情報値の補正関数を、Ｘ線検出器のチャネルごとに求めることにより補正がなされる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、さらに高精度の補正を行うために、撮像中心に配置される、ＦＯＶ（撮像領域）全体を概ね被う直径で、かつ直径の異なる複数の円筒形状のファントムを撮像し、これらファントムの投影情報から前記補正を精密化することが行われる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５―１３０９８７号公報、（第２〜３頁、第１〜２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によれば、投影情報取得の際に、大きくて配置に手間取る複数のファントムを、繰り返し撮像し、多くの時間が必要であると同時に、投影情報値に非線形効果も考慮した高精度の補正を行うことが出来なかった。すなわち、高精度な投影情報値の補正を行うには、チャネルごとに異なる大きさの投影情報値が多数必要とされるので、撮像中心に配置される、多種類の直径を有するファントムを撮像する必要があった。
【０００７】
特に、Ｘ線ＣＴ装置のキャリブレーション（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）情報の取得においては、２〜３個の、２０ｃｍ〜５０ｃｍ径を有するファントムを用いて、１００分を越える撮影を、前記補正の精密化だけの為に行う必要があり、オペレータには作業上の大きな負担となっていた。
【０００８】
これらのことから、ＢＨ効果のチャネルごとの補正を、簡易にしかも非線形効果も考慮して精密化できるビームハードニング後処理方法およびＸ線ＣＴ装置をいかに実現するかが重要となる。
【０００９】
この発明は、上述した従来技術による課題を解決するためになされたものであり、ＢＨ効果のチャネルごとの補正を、簡易にしかも非線形効果も考慮して精密化できるビームハードニング後処理方法およびＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかるビームハードニング後処理方法は、撮像領域の撮像中心からずれた位置に配置されるファントムの第１の投影情報を、多方向からの複数ビューで撮影して１つのサイノグラムを取得し、前記第１の投影情報にビームハードニング効果の補正を行い第２の投影情報を生成し、前記第２の投影情報に第１の関数フィッティングを行って第３の投影情報を生成し、前記第２の投影情報を構成する各チャネルで、すべての前記ビューにおける前記第２の投影情報の値を独立変数として、前記第３の投影情報の値を第２の関数フィッティングし、前記第２の関数フィッティングにより求まる補正関数を用いて、前記撮像領域に載置される被検体の投影情報を補正することを特徴とする。
【００１１】
この第１の観点による発明によれば、撮像領域の撮像中心からずれた位置に配置されるファントムの第１の投影情報を、多方向からの複数ビューで撮影して１つのサイノグラムを取得し、この第１の投影情報にビームハードニング効果の補正を行い第２の投影情報を生成し、この第２の投影情報に第１の関数フィッティングを行って第３の投影情報を生成し、さらに第２の投影情報を構成する各チャネルで、すべてのビューにおける第２の投影情報の値を独立変数として、第３の投影情報の値を第２の関数フィッティングし、この第２の関数フィッティングにより求まる補正関数を用いて、撮像領域に載置される被検体の投影情報を補正することとしているので、ビューごとに第２の投影情報の値が異なるので、補正関数を関数フィッティングで求める際に、第２の投影情報の値の広い範囲で補正関数のフィッティングを行い、補正関数の精度を向上することができる。
【００１２】
また、第２の観点の発明にかかるビームハードニング後処理方法は、撮像領域の撮像中心からずれた位置に配置される複数の異なる大きさを有するファントムの第１の投影情報を、多方向からの複数ビューで撮影して複数のサイノグラムを取得し、前記第１の投影情報にビームハードニング効果の補正を行い第２の投影情報を生成し、前記第２の投影情報に第１の関数フィッティングを行って第３の投影情報を生成し、前記第２の投影情報を構成する各チャネルで、すべての前記ビューおよびすべての前記サイノグラムの前記第２の投影情報の値を独立変数として、前記第３の投影情報の値を第２の関数フィッティングし、前記第２の関数フィッティングにより求まる補正関数を用いて、前記撮像領域に載置される被検体の投影情報を補正すること、を特徴とする。
【００１３】
この第２の観点の発明によれば、撮像領域の撮像中心からずれた位置に配置される複数の異なる大きさを有するファントムの第１の投影情報を、多方向からの複数ビューで撮影して複数のサイノグラムを取得し、この第１の投影情報にビームハードニング効果の補正を行い第２の投影情報を生成し、この第２の投影情報に第１の関数フィッティングを行って第３の投影情報を生成し、さらに第２の投影情報を構成する各チャネルで、すべてのビューおよびすべてのサイノグラムの第２の投影情報の値を独立変数として、第３の投影情報の値を第２の関数フィッティングし、この第２の関数フィッティングにより求まる補正関数を用いて、撮像領域に載置される被検体の投影情報を補正することとしているので、サイノグラムごとに第２の投影情報の値が大きく異なるので、補正関数を第２の関数フィッティングで求める際に、第２の投影情報の値のさらに広い範囲で補正関数のフィッティングを行い、補正関数の精度をさらに向上して画質の向上を計ることができ、あるいは、少ない数のファントムで高精度の補正関数を得ることで簡易に補正関数を求めることができる。
【００１４】
また、第３の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、撮像領域を透過するＸ線ビームの投影情報を、多チャネルからなるＸ線検出器を用いて、多方向からの複数ビューで取得し、前記投影情報にビームハードニング効果の補正を行うＸ線ＣＴ装置であって、前記撮像領域の撮像中心からずれた位置に配置されるファントムの第１の投影情報を、すべての前記ビューで撮影し、１つのサイノグラムを取得する取得手段と、前記第１の投影情報に前記ビームハードニング効果の補正を行い第２の投影情報を生成するビームハードニング補正手段と、前記第２の投影情報に第１の関数フィッティングを行って第３の投影情報を生成する第１のフィッティング手段と、前記第２の投影情報を構成する各チャネルで、すべての前記ビューの前記第２の投影情報の値を独立変数とする前記第３の投影情報の値を第２の関数フィッティングして補正関数を求める第２のフィッティング手段と、前記補正関数を用いて、前記撮像領域に載置される被検体の投影情報を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この第３の観点の発明によれば、取得手段により、撮像領域の撮像中心からずれた位置に配置されるファントムの第１の投影情報を、すべてのビューで撮影して、１つのサイノグラムを取得し、ビームハードニング補正手段により、第１の投影情報にビームハードニング効果の補正を行い第２の投影情報を生成し、第１のフィッティング手段により、第２の投影情報に第１の関数フィッティングを行って第３の投影情報を生成し、第２のフィッティング手段により、第２の投影情報を構成する各チャネルで、すべてのビューの第２の投影情報の値を独立変数とする第３の投影情報の値を第２関数フィッティングして補正関数を求め、補正手段により、この補正関数から、撮像領域に載置される被検体の投影情報を補正することとしているので、ビューごとに第２の投影情報の値が異なるので、補正関数を第２の関数フィッティングで求める際に、第２の投影情報の値の広い範囲で補正関数のフィッティングを行い、補正関数の精度を向上することができる。
【００１６】
また、第４の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記ファントムが、円形の断面形状を備えることを特徴とする。
【００１７】
この第４の観点の発明によれば、ファントムは、円形の断面形状を備えることとしているので、第２の投影情報の値を連続的に変化させることができる。
【００１８】
また、第５の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記断面形状が、前記撮像領域より小さい径を備えることを特徴とする。
【００１９】
この第５の観点の発明によれば、断面形状は、撮像領域より小さい径を備えることとしているので、小さいファントムを用いてオペレータの負担を軽減することができる。
【００２０】
また、第６の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記第１の関数フィッティングを、前記第２の投影情報のチャネル間で行うことを特徴とする。
【００２１】
この第６の観点の発明によれば、第１の関数フィッティングを、第２の投影情報のチャネル間で行うこととしているので、チャネル方向の補正関数を求めることができる。
【００２２】
また、第７の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記第１の関数フィッティングを、複数の前記第２の投影情報を含む１つのサイノグラムのビュー間で行うことを特徴とする。
【００２３】
この第７の観点の発明によれば、第１の関数フィッティングを、複数の第２の投影情報を含む１つのサイノグラムのビュー間で行うこととしているので、ビュー方向にも平滑化され、補正関数を求める際の、第２の投影情報および第３の投影情報の値のばらつきを減少させることができる。
【００２４】
また、第８の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記第１の関数フィッティングが、前記第２の投影情報の値を平均化する平均化手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
この第８の観点の発明によれば、第１の関数フィッティングが、平均化手段により、第２の投影情報の値を平均化することとしているので、簡易に平滑化を行うことができる。
【００２６】
また、第９の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記第１のフィッティング手段が、前記第２の投影情報の値に高次関数をフィッティングすることを特徴とする。
【００２７】
この第９の観点の発明によれば、第１の関数フィッティングが、第２の投影情報の値に高次関数をフィッティングすることとしているので、ビュー方向に平滑化を行う場合等に高次関数のフィッティングにより平滑化を行うことができる。
【００２８】
また、第１０の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記取得手段が、複数の異なる径を有する前記ファントムを用いて、複数の前記サイノグラムを取得することを特徴とする。
【００２９】
この第１０の観点の発明によれば、取得手段が、複数の異なる径を有するファントムを用いて、複数のサイノグラムを取得することとしているので、サイノグラムごとに第２の投影情報の値が大きく異なり、補正関数を関数フィッティングで求める際に、第２の投影情報の値のさらに広い範囲で補正関数のフィッティングを行い、補正関数の精度をさらに向上して画質の向上を計ることができ、あるいは、少ない数のファントムで高精度の補正関数を得ることで簡易に補正関数を求めることができる。
【００３０】
また、第１１の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記ビームハードニング補正手段は、複数の前記サイノグラムごとに、前記第１の投影情報に前記ビームハードニング効果の補正を行い前記第２の投影情報を生成することを特徴とする。
【００３１】
この第１１の観点の発明によれば、ビームハードニング補正手段は、複数のサイノグラムごとに、第１の投影情報にビームハードニング効果の補正を行い第２の投影情報を生成することとしているので、サイノグラムごとに第３の投影情報を生成することができる。
【００３２】
また、第１２の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記第１の関数フィッティングが、複数の前記サイノグラムごとに、前記第２の投影情報の前記第１の関数フィッティングを行い前記第３の投影情報を生成することを特徴とする。
【００３３】
この第１２の観点の発明によれば、第１の関数フィッティングが、複数のサイノグラムごとに、第２の投影情報の第１の関数フィッティングを行い第３の投影情報を生成することとしているので、サイノグラムごとの補正関数を求めることができる。
【００３４】
また、第１３の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記第２のフィッティング手段が、前記サイノグラムごとに一次の前記補正関数を求めることを特徴とする。
【００３５】
この第１３の観点の発明によれば、第２のフィッティング手段が、サイノグラムごとに一次の補正関数を求めることとしているので、近似的な補正関数を求め演算効率を向上することができる。
【００３６】
また、第１４の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記第２のフィッティング手段が、一次の前記補正関数に高次関数の関数フィッティングを行い高次の補正関数を求めることを特徴とする。
【００３７】
この第１４の観点の発明によれば、第２のフィッティング手段が、一次の補正関数に高次関数の関数フィッティングを行い高次の補正関数を求めることとしているので、簡易に非線形効果を含む高次の補正関数を求めることができる。
【００３８】
また、第１５の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記第２のフィッティング手段が、すべての前記サイノグラムの前記第３の投影情報の値を関数フィッティングして補正関数を求めることを特徴とする。
【００３９】
この第１５の観点の発明によれば、第２のフィッティング手段は、すべてのサイノグラムの第３の投影情報の値を関数フィッティングして補正関数を求めることとしているので、多くの第２の投影情報および第３の投影情報から高精度の補正関数を求めることができる。
【００４０】
また、第１６の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、前記補正関数が、高次項を備えることを特徴とする。
【００４１】
この第１６の観点の発明によれば、補正関数が、高次項を備えることとしているので、非線形効果を含めて高精度のフィッティングを行うことができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるビームハードニング後処理方法およびＸ線ＣＴ装置の好適な実施の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００４３】
まず、本実施の形態にかかるＸ線ＣＴ装置の全体構成について説明する。図１は、Ｘ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。
【００４４】
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、例えば扇状のＸ線ビーム（ｂｅａｍ）すなわちファンビーム（ｆａｎｂｅａｍ）Ｘ線となるように成形され、Ｘ線検出器２４に照射される。
【００４５】
Ｘ線検出器２４は、ファンビームＸ線の広がり方向にアレイ状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。Ｘ線検出器２４は、複数のＸ線検出素子をアレイ状に配列した、多チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）の検出器となっている。
【００４６】
Ｘ線検出器２４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。Ｘ線検出器２４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、これに限られず、例えばカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子またはＸｅガス（ｇａｓ）を用いる電離箱型のＸ線検出素子であっても良い。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。
【００４７】
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Ｘ線検出素子の検出データを収集する。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との接続関係およびコリメータ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。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。
【００４８】
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。ここで、被検体あるいはファントムは、回転部３４の中心に位置するボア（ｂｏｒｅ）２９内のクレードル（ｃｒａｄｌｅ）上に載置される。回転部３４は、回転コントローラ３６により制御されつつ回転し、Ｘ線管２０からＸ線を爆射し、Ｘ線検出器２４において被検体およびファントムの透過Ｘ線を、各ビューごとの投影情報として検出する。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。
【００４９】
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を制御する。
【００５０】
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、こ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。
【００５１】
データ処理装置６０には、また、データ収集バッファ（ｂｕｆｆｅｒ）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。
【００５２】
データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した透過Ｘ線信号すなわち投影情報を用いて画像再構成を行う。データ処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、データ収集バッファ６４に収集された投影情報や再構成された断層画像情報および本装置の機能を実現するためのプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶する。
【００５３】
データ処理装置６０には、また、表示装置６８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、データ処理装置６０から出力される断層画像情報やその他の情報を表示する。操作装置７０は、オペレータによって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置６０に入力する。オペレータは表示装置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。なお、走査ガントリ２、撮影テーブル４および操作コンソール６は、被検体あるいはファントムを撮影して断層画像を取得する取得装置を構成する。
【００５４】
図２に、データ処理装置６０の本実施の形態であるビームハードニング後処理方法に関連する部分のみの機能ブロック図を示す。データ処理装置６０は、記憶装置６６の投影情報に対して行う、ＢＨ補正手段２０１、第１のフィッティング手段２０２、第２のフィッティング手段２０４および画像再構成手段２０６等の機能を含む。
【００５５】
ＢＨ補正手段２０１は、記憶装置６６の投影情報にＢＨ補正を行う。Ｘ線検出器２４の各チャネルで取得される投影情報値をＩｈとし、ＢＨ補正した補正データをＩｃとすると、ＢＨ補正は次式により行われる。
【００５６】
Ｉｃ＝Ｂ０・Ｉｈ＋Ｂ１・Ｉｈ２＋Ｂ２・Ｉｈ３＋Ｂ３・Ｉｈ４――（１）
ここで、Ｂ０〜Ｂ３は補正係数である。これら補正係数は、例えば、特許文献１の方法により各チャネルごとに確定され、補正係数テーブルとして記憶装置６６の保存される。
【００５７】
第１のフィッティング手段２０２は、記憶装置６６の投影情報の各チャネルあるいは各ビュー間の平滑化を行う。この第１のフィッティング手段２０２は、各チャネル間あるいは各ビュー間での平均化演算を行う平均化手段か、あるいは、チャネル方向あるいはビュー方向の投影情報値に高次の関数をフィッティングすることにより行われる。このフィッティングで求めた関数は、関数の次数を超える高周波成分は除去されるので平滑化と同等の効果を得る。
【００５８】
第２のフィッティング手段２０４は、Ｘ線検出器２４の１つのチャネルが取得する、投影情報値および第１のフィッティング手段２０２により第１の関数フィッティングされた投影情報値の間で一次あるいは高次関数のフィッティングを行う。これにより、ＢＨ補正手段２０１で用いられる（１）式と同様の補正関数を取得することができる。
【００５９】
画像再構成手段２０６は、記憶装置６６の複数ビューからなる投影情報であるサイノグラムを用いて、被検体あるいはファントムの断層画像を再構成する。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、表示装置６８に再構成画像が表示される。
【００６０】
つづいて、本実施の形態にかかるＸ線ＣＴ装置の動作について述べる前に、ボア２９の撮像中心からずれた位置に配置されるファントムのデータ収集、投影情報およびサイノグラムについて説明する。
【００６１】
図３は、走査ガントリ２のボア２９内に配置されたファントム３１０を示している。ファントム３１０は、円形断面を有しており、その中心は、ボア２９の撮像中心とは異なる場所に位置する。Ｘ線管２０からボータイフィルタを透過して発生されるＸ線ファンビームは、ファントム３１０を透過して、Ｘ線検出器２４で検出される。
【００６２】
Ｘ線検出器２４は、Ｘ線ファンビームの拡がり方向に複数のＸ線検出素子がアレイ状に配列されており、アレイ状の各チャネルでファントム３１０の投影情報を検出する。ここで、Ｘ線管２０、コリメータ２２およびＸ線検出器２４は、ボア２９を中心にして対向配置されており、相対位置を変化すること無く、回転部３４ごとボア２９の周り回転しつつ投影情報の取得を行う。そして、この回転角度に対応したビュー番号ごとに、前記投影情報を取得し、一枚のサイノグラムを生成する。
【００６３】
図４（Ａ）は、ファントム３１０を用いた場合のサイノグラムの一例を示した。サイノグラムは、チャネルの中心近傍に存在する投影情報部およびチャネルの周辺に存在する空気データ部とからなる。ファントム３１０は、撮像中心からずれて配置されるので、投影情報部のチャネル幅の位置は、回転部３４の回転、すなわちビュー番号の変化と共に位置を変化させ、図４（Ａ）の様に、ビュー番号方向に蛇行する。また、同様の理由により、ビュー番号の変化と共に、投影情報部のチャネル幅も変化する。
【００６４】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のビュー番号がｊである投影情報を、横軸をチャネル番号、縦軸を投影情報値として表示したものである。投影情報値は、ファントム３１０を透過するＸ線ビームの透過長さに比例するので、ファントム３１０の中心近傍を透過するＸ線は、透過長さが大きく、高い投影情報値を示し、ファントム３１０の周辺近傍を透過するＸ線は、透過長さが小さく、低い投影情報値を示し、図４（Ｂ）の様な半円形の投影像を示す。
【００６５】
ここで、一例として、ビュー番号がｊ、チャネル番号がｉの投影情報値を示す。図３に点線で示したＸ線ビームは、ビュー番号ｊの場合に、Ｘ線検出器２４のチャネル番号ｉに入射する。この際、Ｘ線ビームがファントム３１０内を透過する長さをｌとする。この長さｌと、図４（Ｂ）のチャネルｉの投影情報値ｈは、
ｌ∝ｈ
の関係にある。また、図３において、ファントム３１０は、撮像中心からずれた位置にあるので、チャネルｉの透過長さｌは、ビューごとに変化する。従って、図４（Ｂ）に示した、チャネルｉの投影情報値ｈもビューごとに変化する。
【００６６】
また、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のチャネル番号がｉの投影情報値を、横軸をビュー番号、縦軸を投影情報値として表示したものである。投影情報値は、ビュー番号ごとに異なる、ファントム３１０を透過するＸ線ビームの透過長さに比例するので、図４（Ｃ）に示した様な周期性のある関数となる。
【００６７】
つづいて、ＢＨ後処理における補正係数を求める動作について説明する。図５は、本実施の形態にかかる補正係数を求める動作を示すフローチャートである。なお、図６には、本動作の際に生成される中間的な投影情報のファイルを示す。まず、ファントムをボア２９内の撮像中心からずれた位置に配置する。このファントムは、ポリプロピレン等の材質で作成された、円筒形状を有し、例えば径は３５ｃｍのものとする。そして、このファントムを用いて、ファントムスキャンを行う（ステップＳ５０１）。図６に、このスキャンにより取得される第１の投影情報６０１を示した。第１の投影情報からなるサイノグラムに対して、ノイズ（ｎｏｉｓｅ）除去および感度補正等の前処理を行う（ステップＳ５０２）。
【００６８】
その後、（１）式を用いて、投影情報値ＩｈにＢＨ補正を行い、補正された投影情報値Ｉｃを求める（ステップＳ５０３）。これにより、図６に示す第２の投影情報が生成される。このファイルでは、ＢＨ効果は、概ね除去されるが、Ｘ線検出器２４の個々のチャネルごとのばらつきに起因する若干のＢＨ効果が残存する。図７（Ａ）に第２の投影情報の例を模式的に示した。概ね円形ファントムの投影情報である半円形の形状を有しているが、チャネルによっては、Ｘ線感度の違い等により、パルス（ｐｕｌｓｅ）状に投影情報値Ｉｃが変化する。これらは、チャネル固有の現象であるのでチャネルごとに補正する必要がある。また、図８（Ａ）に第２の投影情報の１つのチャネルのビュー方向の投影情報値の例を模式的に示した。ビュー番号によっては、投影情報値Ｉｃがパルス状に変化する。
【００６９】
その後、図５に戻り、第２の投影情報６０２を用いて、第１のフィッティング手段２０２によりチャネル方向の平滑化を行う（ステップＳ５０４）。これにより、図６に示す第３´の投影情報６０３が生成される。この投影情報では、チャネルごとのばらつきに起因する投影情報値Ｉｃが平滑化されて除去される。図７（Ｂ）に第３´の投影情報の例を模式的に示した。円形ファントムの投影情報である半円形の形状のみが投影情報として求まる。
【００７０】
その後、図５に戻り、第３´の投影情報６０３を用いて、第１のフィッティング手段２０２によりビュー方向の平滑化を行う（ステップＳ５０５）。これにより、図６に示す第３の投影情報６０４が生成される。この投影情報では、１つのチャネルで生じるビューごとのばらつきに起因する投影情報値が平滑化される。図８（Ｂ）に第３の投影情報の例を模式的に示した。１つのチャネルのビュー方向の周期的な投影情報値が平滑化される。
【００７１】
その後、図５に戻り、第２のフィッティング手段２０４を用いて、第２の投影情報および第３の投影情報から一次の補正関数を求める（ステップＳ５０６）。ここで、チャネル番号がｉの第２の投影情報の投影情報値をＳ（ｊ），第３投影情報の投影情報値をＦ（ｊ）とする。そして、すべてのビュー番号での投影情報値を、横軸をＳ（ｊ）、縦軸をＦ（ｊ）として図示すると図９に示す様に、概ね原点を通る直線上に配列する。この直線をチャネルｉの補正関数とする。また、この補正関数は、記憶装置６６に補正関数情報６０５として保存される。なお、この補正関数の傾きをＫｉとすると、
Ｆ（ｊ）／Ｓ（ｊ）≒Ｋｉ
となる。なお、被検体から得られるＢＨ補正後のチャネルｉの投影情報値Ｉｃにこの補正係数Ｋｉを乗算すると、
Ｉｐ＝Ｉｃ・Ｋｉ
となり、被検体の平滑化された補正後の投影情報値Ｉｐが得られる。
【００７２】
また、図９で示した、投影情報値Ｓ（ｊ）の大きさおよび値の取得範囲は、投影情報値の大きさが図３で示した透過長さｌに比例するので、ファントム３１０の径およびボア２９内のファントム位置に依存する。
【００７３】
その後、図５に戻り、補正関数の精度を向上するかどうかを判定する（ステップＳ５０７）。補正関数の精度向上を計る場合には（ステップＳ５０７肯定）、ファントム３１０と異なる径のファントムを、ボア２９内の撮像中心から異なる位置に配置し、ステップＳ５０１に移行する。そして、新たな補正関数を取得する。
【００７４】
図９（Ｂ）に、２つの異なる径のファントムを用いた場合に求められる補正関数の例を示す。ファントムの径およびファントムの位置からＸ線ビームの透過長さが決まり、投影情報値Ｓ（ｊ）も決まる。従って、ファントムの径をＡ，Ｂとして、Ａ＜Ｂとすると、概ね図９（Ｂ）に示す様に、ファントムＡの投影情報値は、領域Ａに存在し、ファントムＢの投影情報値は、領域Ｂに存在する。そして、これら領域の投影情報値から、補正関数が求まる。
【００７５】
その後、補正関数の精度上充分なデータが取得された場合には（ステップＳ５０７否定）、取得された領域ごとの補正係数に対して高次関数のフィッティングを行う（ステップＳ５０８）。図１０に、図９（Ｂ）に示されたファントムＡおよび
Ｂの補正関数を用いた場合の例を示す。領域Ａの補正関数Ａの値および領域Ｂの補正関数Ｂの値に対して、以下の３次のフィッティング関数をフィッティングし、
Ｉｆ＝Ｋ０・Ｓ（ｊ）＋Ｋ１・Ｓ（ｊ）２＋Ｋ２・Ｓ（ｊ）３――（２）
補正係数Ｋ０，Ｋ１およびＫ２を決定する。なお、この際、投影情報値の小さい領域Ａの補正係数は、投影情報値の大きい領域Ｂの補正係数より精度が高いと考えられるので、領域ごとに重み付けを行い、領域Ａでより高精度にフィッティングするように式（２）の補正係数を決めることもできる。
【００７６】
その後、図５に戻り、補正係数Ｋ０、Ｋ１およびＫ２の値からなる高次補正関数情報６０６を記憶装置６６に保存し（ステップＳ５０９）、本処理を終了する。
【００７７】
なお、被検体の撮像を行う際には、被検体のＢＨ補正が行われた投影情報値Ｉｃに対して、各チャネルごとの補正係数Ｋ０，Ｋ１およびＫ２を用いて、式（２）から補正された投影情報値Ｉｆを求める。そして、これら投影情報値Ｉｆを、画像再構成手段２０６により、画像の再構成を行い断層画像情報を取得する。
【００７８】
上述してきたように、本実施の形態では、異なる径のファントムを撮像中心からずれた位置に配置して、Ｘ線ビームの透過長さがビューごとに異なり、従って、投影情報値もビューごとに異なる投影情報を各チャネルで取得することとしているので、ＢＨ補正後に行うこの投影情報値のチャネルごとの補正で、補正関数を高次関数で近似し、非線形成分をも考慮した補正を行うことができ、さらに少ない数のファントムデータでも高精度な補正関数を求めることができるので、オペレータのキャリブレーションにかける時間的および肉体的負担を軽減することができる。
【００７９】
また、本実施の形態では、式（２）を用いて３次関数でフィッティングを行ったが、２次あるいは４次以上の高次関数でフィッティングすることもできる。
【００８０】
また、本実施の形態では、ステップＳ５０６でサイノグラムごとに一次の補正関数をもとめることとしたが、サイノグラムごとの第２の投影情報６０２および第３の投影情報６０４に対して高次関数をフィッティングし、一次の補正関数を求めずに高次の補正関数を求めることもできる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、取得手段により、撮像領域の撮像中心からずれた位置に配置される１つあるいは複数の異なる径を有するファントムの第１の投影情報を、すべてのビューで撮影して、１つあるいは複数のサイノグラムを取得し、ビームハードニング補正手段により、第１の投影情報にビームハードニング効果の補正を行い第２の投影情報を生成し、第１のフィッティング手段により、第２の投影情報に第１の関数フィッティングを行って第３の投影情報を生成し、第２のフィッティング手段により、第２の投影情報を構成する各チャネルで、すべてのビューの第２の投影情報の値を独立変数とする第３の投影情報の値を第２の関数フィッティングを行って補正関数を求め、補正手段により、この補正関数から、撮像領域に載置される被検体の投影情報を補正することとしているので、ビューごとあるいはサイノグラムごとに第２の投影情報の値が異なるので、補正関数を関数フィッティングで求める際に、第２の投影情報の値の広い範囲で補正関数のフィッティングを行い、補正関数の精度を向上して画質の向上を計ることができ、あるいは、少ない数のファントムで高精度の補正関数を得ることで簡易に補正関数を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１のデータ処理装置を示す機能ブロック図である。
【図３】実施の形態１のファントムと回転部の位置関係を示す図である。
【図４】実施の形態１のファントムのサイノグラムおよび投影情報値を示す図である。
【図５】実施の形態１のデータ処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態１の記憶装置内のファイルを示すブロック図である。
【図７】実施の形態の投影情報値のチャネル方向の処理を示す図である。
【図８】実施の形態の投影情報値のビュー方向の処理を示す図である。
【図９】実施の形態の投影情報値の補正係数を示す図である。
【図１０】実施の形態の投影情報値の第２のフィッティング関数を求める図である。
【符号の説明】
２  走査ガントリ
４  撮影テーブル
６  操作コンソール
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
２９  ボア
３０  コリメータコントローラ
３４  回転部
３６  回転コントローラ
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
２０１  ＢＨ補正手段
２０２  第１のフィッティング手段
２０４  第２のフィッティング手段
２０６  画像再構成手段
３１０  ファントム
６０１  第１の投影情報
６０２  第２の投影情報
６０３  第３´の投影情報
６０４  第３の投影情報
６０５  補正関数情報
６０６  高次補正関数情報
【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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