(57)【要約】【課題】１回転分に満たない投影データを用いる断層像の再構成において、ノイズの不均一性を低減し、品質の良い画像を得ることができるＸ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】投影データのチャネル方向について平行ビームへの並び替えを行わずに再構成するタイプのハーフ再構成ではノイズの不均一性が大きいが、その不均一性は判明している。そこで、複数の異なる再構成フィルタを用いてノイズ特性が異なる複数の断層像を再構成し、該再構成した断層像を各断層像のノイズ特性に応じて補間処理することにより、ノイズの不均一性を低減した断層像を得る。【選択図】  図５
2004337391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体をスキャンすることにより透過Ｘ線データを取得するデータ取得手段と、
前記被検体の指定された体軸方向位置において、前記取得した透過Ｘ線データのうち１回転分に満たないデータに基づき、複数の異なる再構成フィルタを用いることによりノイズ特性が異なる複数の断層像を再構成する再構成手段と、
前記再構成した断層像を各断層像のノイズ特性に基づいて補間処理することにより断層像を生成する断層像生成手段と、
を備えるＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記断層像生成手段は、前記再構成した断層像から、生成する断層像の領域に応じて複数の断層像を選択し、該選択した断層像を各断層像のノイズ特性に基づいて補間処理することにより断層像を生成することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
Ｘ線管から照射され被検体を透過したＸ線をＸ線検出器により計測し、該計測したＸ線のうち１回転分に満たないＸ線のデータに基づき、該データを逆投影することにより被検体の断層像を生成するＸ線ＣＴ装置において、
画素を通るＸ線ビームに対応する逆投影データを算出するための補間関数の周波数特性を、前記Ｘ線管から逆投影対象画素までの距離に応じて設定することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
Ｘ線管から照射され被検体を透過したＸ線をＸ線検出器により計測し、該計測したＸ線のうち１回転分に満たないＸ線のデータに基づき、該データを逆投影することにより被検体の断層像を生成するＸ線ＣＴ装置において、
断層像に施すマトリクスフィルタの周波数特性を、断層像内の画素座標に応じて設定することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線ＣＴ装置に係り、特に被検体の透過Ｘ線データに基づいて断層像の生成を行うＸ線ＣＴ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置として、単列検出器を備えたシングルスライスＣＴ装置と、複数列検出器を備えたマルチスライスＣＴ装置が一般に知られている。
【０００３】
マルチスライスＣＴ装置においては、被検体にコーンビーム、すなわち角錐型のＸ線ビームを照射し、Ｘ線検出素子を２次元方向（チャネル方向と列方向）に配列した検出器によって被検体透過後のＸ線を計測し、被検体の投影データを得る。
【０００４】
また、シングルスライスＣＴ装置においては、Ｘ線検出素子を１列、すなわち１次元方向（チャネル方向）に配列した検出器を用い、被検体にファンビーム、すなわち扇形のＸ線ビームを照射し、被検体透過後のＸ線を計測して被検体の投影データを得る。
【０００５】
いずれの種類のＣＴ装置においても、対向するＸ線管と検出器とを被検体の周囲に回転させて多方向からの投影データを取得し、ボケ補正のための再構成フィルタ処理を行った上でそれらの投影データを逆投影して被検体の断層像を再構成する。投影データは離散的なＸ線管位置（以下、「ビュー」という）において取得され、得られた投影データを「該当ビューにおける投影データ」と呼ぶ。
【０００６】
１回転あたりのビュー数は、通常数百から数千に及ぶ。また、１ビュー分の投影データは、（検出器のチャネル数×列数）分の検出素子のデータからなる（シングルスライスＣＴ装置の場合は、列数＝１の場合として考える）。
【０００７】
ここで、ある断層位置の画像を再構成するには、通常１回転分の投影データを用いて再構成（以下、「フル再構成」という）を行うが、時間分解能の良い画像を得ること等を目的として、１回転未満のデータによる再構成（以下、「ハーフ再構成」という）を行う場合もある。
【０００８】
ハーフ再構成、特に投影データのチャネル方向について平行ビームへの並び替えを行わずに再構成するタイプのハーフ再構成は以下の式により表される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００９】
【数１】
2004337391.tif 000003
【００１０】
ただし、
【数２】
2004337391.tif 000004
である。
【００１１】
【非特許文献１】
Ｇ．Ｗａｎｇ  他「Ｈａｌｆ−Ｓｃａｎ  Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ  Ｘ−ｒａｙ  Ｍｉｃｒｏｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  Ｆｏｒｍｕｌａ」                Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｅｓ  Ｖｏｌ．１６，２１６−２２０（１９９４）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の式による従来のハーフ再構成では、逆投影するデータ数が画素によって異なること、および逆投影時に、再構成フィルタ処理済データに対して照射Ｘ線の焦点と画素の距離との二乗の逆比を乗ずることにより、画像内のノイズ分布に著しい不均一性が生じる。
【００１３】
元来、フル再構成においては平行ビームへの並び替えを行わないほうが画像ノイズの均一性が良いが、ハーフ再構成においては平行ビームへの並び替えを行わないことによるデメリット（ノイズの不均一性）が大きい。
【００１４】
上述のノイズ不均一性については、実験およびシミュレーションにより以下の性質が明らかになっている。
【００１５】
任意の再構成フィルタｇを用いたフル再構成画像のノイズ標準偏差を
ＳＤ＿ｆｕｌｌ（ｇ，ｘ，ｙ，ｚ）
とし、同様に、任意の再構成フィルタｇを用いたハーフ再構成画像のノイズ標準偏差を
ＳＤ＿ｈａｌｆ（ｇ，ｘ，ｙ，ｚ）
とし、回転中心軸（ｘ＝０，ｙ＝０）で正規化したノイズ比を
正規化ノイズ比Ｄ（ｇ，ｇｕ，ｘ，ｙ，ｚ）
＝｛ＳＤ＿ｈａｌｆ（ｇ，ｘ，ｙ，ｚ）／  ＳＤ＿ｆｕｌｌ（ｇ，ｘ，ｙ，ｚ）｝
／｛ＳＤ＿ｈａｌｆ（ｇｕ，０，０，ｚ）／  ＳＤ＿ｆｕｌｌ（ｇｕ，０，０，ｚ）｝
ただし、ｇｕは操作者が指定した再構成フィルタ
ｇは比較対象とする再構成フィルタ
とする。
【００１６】
ここで、比較対象とする再構成フィルタｇを操作者が指定した再構成フィルタｇｕそのものであるとし、ｐ軸、ｑ軸を図１１に示す方向に設定すると、正規化ノイズ比Ｄは、同一断層面内（すなわち、ｚ座標値が同一）において、ｐ座標のみに依存する比較的低次の関数で近似される（図１２参照）。
【００１７】
すなわち、
【数３】
2004337391.tif 000005
2004337391.tif 000006
である。
【００１８】
このように、従来の方式によるハーフ再構成、特に投影データのチャネル方向について平行ビームへの並び替えを行わずに再構成するタイプのハーフ再構成は、画像内のノイズ分布に著しい不均一性を生じる。しかし、その不均一性の性質は上述のような性質を持つことが明らかになっている。
【００１９】
本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、ハーフ再構成による断層像のノイズ不均一性を低減し、品質の良い画像が得られるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体をスキャンすることにより透過Ｘ線データを取得するデータ取得手段と、前記被検体の指定された体軸方向位置において、前記取得した透過Ｘ線データのうち１回転分に満たないデータに基づき、複数の異なる再構成フィルタを用いることによりノイズ特性が異なる複数の断層像を再構成する再構成手段と、前記再構成した断層像を各断層像のノイズ特性に基づいて補間処理することにより断層像を生成する断層像生成手段と、を備えている。
【００２１】
断層像のノイズ不均一性は再構成に使用するフィルタにより異なるが、不均一性の性質は判明しているので、このノイズ不均一性に基づいて断層像を補間処理することにより、ノイズ不均一性が低減された断層像を生成することができる。
【００２２】
すなわち、本願発明第１の特徴に係るＸ線ＣＴ装置では、ハーフ再構成による断層像のノイズ不均一性を低減し、品質の良い画像を得ることができる。
【００２３】
本願発明第２の特徴に係るＸ線ＣＴ装置は、本願発明第１の特徴に係るＸ線ＣＴ装置において、前記断層像生成手段は、前記再構成した断層像から、生成する断層像の領域に応じて複数の断層像を選択し、該選択した断層像を各断層像のノイズ特性に基づいて補間処理することにより断層像を生成することを特徴としている。
【００２４】
本願発明第２の特徴に係るＸ線ＣＴ装置では、補間処理の対象とする断層像を、生成する断層像の領域に応じて選択している。
【００２５】
本願発明第３の特徴に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管から照射され被検体を透過したＸ線をＸ線検出器により計測し、該計測したＸ線のうち１回転分に満たないＸ線のデータに基づき、該データを逆投影することにより被検体の断層像を生成するＸ線ＣＴ装置において、画素を通るＸ線ビームに対応する逆投影データを算出するための補間関数の周波数特性を、前記Ｘ線管から逆投影対象画素までの距離に応じて設定することを特徴としている。
【００２６】
本願発明第４の特徴に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管から照射され被検体を透過したＸ線をＸ線検出器により計測し、該計測したＸ線のうち１回転分に満たないＸ線のデータに基づき、該データを逆投影することにより被検体の断層像を生成するＸ線ＣＴ装置において、断層像に施すマトリクスフィルタの周波数特性を、断層像内の画素座標に応じて設定することを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好ましい実施の形態について詳説する。
（第一の実施形態）
図１に本実施の形態が適用されたＸ線ＣＴ装置１００の全体構成図を、図２にＸ線ＣＴ装置１００の全体概観図を示す。
【００２８】
図２に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１００はスキャナ１、患者テーブル２、および操作卓３を備えている。スキャナ１は、図１に示すように、Ｘ線制御装置７によって制御されるＸ線管８を有する。Ｘ線管８から放射されたＸ線は、コリメータ制御装置９によって制御されるコリメータ１０により、例えば角錐状のＸ線ビーム、すなわちコーンビームＸ線とされ、被検体１７に照射される。被検体１７を透過したＸ線は検出器１１に入射する。
【００２９】
検出器１１は、図３に示すように、チャネル方向と列方向に二次元的に配列された複数のＸ線検出素子１８を有する（検出器１１の構成は後述する）。また、検出器１１にはデータ収集装置１２が接続されており、データ収集装置１２は検出器１１の個々のＸ線検出素子の検出データを収集する。
【００３０】
上述の、Ｘ線制御装置７からデータ収集装置１２までのものが、スキャナ１の回転板１３に搭載されている。回転板１３は、回転制御装置１４によって制御される回転板駆動装置１５から駆動力伝達系１６を通じて伝達される駆動力によって回転する。
【００３１】
患者テーブル２は、患者テーブル制御装置２０によって患者テーブル上下動装置２１を制御して適切なテーブル高さにするとともに、患者テーブル制御装置２０によって天板駆動装置２２を制御して天板４を前後動させ、被検体１７をスキャナ１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（被検体１７とＸ線照射空間の関係については後述）。
【００３２】
操作卓３は、システム制御装置１９を有する。システム制御装置１９には、スキャナ１と患者テーブル２が接続されている。
【００３３】
より詳細には、スキャナ１内において、Ｘ線制御装置７、コリメータ制御装置９、データ収集装置１２、および回転制御装置１４がシステム制御装置１９によって制御される。また、患者テーブル２内においては、患者テーブル制御装置２０がシステム制御装置１９によって制御される。
【００３４】
スキャナ１内のデータ収集装置１２で収集されたデータは、システム制御装置１９の制御によって画像再構成装置２３に入力される。画像再構成装置２３は、データ収集装置１２が収集した複数ビューの投影データを用いて画像を再構成する（後述）。画像再構成装置２３において再構成された画像や、各種データ、および本装置の機能を実現するためのプログラム等は、システム制御装置１９に接続されている記憶装置２４に格納される。
【００３５】
システム制御装置１９には、また、表示装置５と操作装置６とが接続されている。表示装置５は、画像再構成装置２３から出力される再構成画像やシステム制御装置１９が取り扱う種々の情報を表示する。操作装置６はＸ線ＣＴ装置１００の使用者によって操作され、各種の指示や情報等をシステム制御装置１９に入力する。使用者は、表示装置５および操作装置６を使用して、Ｘ線ＣＴ装置１００を対話的に使用する。
【００３６】
図３に、検出器１１の一例の模式的構成およびＸ線照射との関係を示す。図３に示すように、検出器１１は、複数のＸ線検出素子１８をチャネル方向と列方向とに二次元的に配列した構成となっている。
【００３７】
Ｘ線検出素子１８は、全体として円筒面状、もしくはチャネル方向に関して折れ線状に湾曲したＸ線入射面を構成する。ｉ、ｊはそれぞれチャネル番号、列番号であり、例えば、ｉは１から１０００程度、ｊは１から１０００程度である。Ｘ線検出素子１８は、例えばシンチレータとフォトダイオードの組み合わせによって構成される。
【００３８】
図３において、検出器１１におけるチャネルの配列方向に一致する、コーンビームＸ線のチャネル方向の広がり角度、すなわちファン角度はαである。また、検出器１１における列の配列方向に一致する、コーンビームＸ線の列方向広がりの角度、すなわちコーン角度はγである。
【００３９】
このようなコーンビームＸ線に対し、例えば図４に示すように、患者テーブル２の天板４に載せられた被検体１７がスキャナ１の開口部に搬入されることにより、被検体１７にＸ線が照射される。
【００４０】
コーンビームＸ線を照射された被検体１７の像は検出器１１に投影され、検出器１１によって、被検体１７を透過したＸ線が検出される。被検体１７に照射されるコーンビームＸ線のコーン角度γは、コリメータ１０の開口幅により調整される。
【００４１】
Ｘ線管８、コリメータ１０、検出器１１、およびデータ収集装置１２は、それらの相互位置関係を保ったまま、被検体１７の体軸に概略平行な回転軸周りを回転（スキャン）する。
【００４２】
次に、上記実施の形態の作用を説明する。Ｘ線ＣＴ装置１００は、図５に示すフローに従って断層像生成処理を行う。
【００４３】
まず、ステップ１０００で、撮影条件を設定する。撮影条件の設定は、操作装置６を介した使用者の指示入力に基づいて行われる。設定する撮影条件は、管電圧、管電流、スライス位置、スライス厚、スキャン時間、再構成フィルタの種類等である。
【００４４】
次に、ステップ１００２でスキャンを行う。スキャンの１回転あたり複数（例えば１０００程度）のビューの投影データが収集される。投影データの収集は、検出器１１、データ収集装置１２、システム制御装置１９、画像再構成装置２３の系統によって行われる。また、収集されたデータは記憶装置２４に格納される。
【００４５】
図８（１）に、検出器１１の任意の１列の１回転分、すなわち２π（ｒａｄ）分のビュー・チャネルデータが構成する、データ空間の概念図を示す。図８（１）では、チャネル番号ｉの昇順の方向を横軸とし、ビュー番号ｋの昇順の方向を縦軸とする。チャネル番号ｉは０，１，２，３，・・・，Ｍ−１であり、ビュー番号ｋは０，１，２，３，・・・，Ｎ−１である。すなわち、チャネル数＝Ｍであり、ビュー数＝Ｎである。
【００４６】
ビュー番号０に対応するビュー角度をβ０  （ｒａｄ）とする（図１１参照）。Ｎビューが１回転、すなわち２π  （ｒａｄ）に相当するので、１ビューあたりの回転角度は（２π）／Ｎ  （ｒａｄ）である。したがって、ビュー番号０  〜  （Ｎ−１）は、スライス面内でのビュー角度β０  （ｒａｄ）  〜  β０＋２π（Ｎ−１）／Ｎ  （ｒａｄ）に対応する。ビュー番号Ｎ／２は、ビュー角度β０＋π  （ｒａｄ）に対応する。
【００４７】
Ｘ線ＣＴ装置１００では、このようなデータ空間を持つ投影データ群から、１回転に満たない投影データを用いて再構成を行う。そこで、次のステップ１００４において、ビュー・チャネルデータに対する重み付けを行い、再構成に用いる投影データを抽出する。この重み付けは、画像再構成装置２３の機能によって、ビュー方向に沿って行われる。
【００４８】
図９に、ビュー方向の投影データ重み係数のプロファイルの一例を示す。図９は、チャネル番号ｉのビューデータに対する投影データ重み係数のプロファイルである。図９に示すように、チャネル番号ｉにおいて、
ビュー番号：ｗｉ＋ｄ  〜  ｗｉ＋Ｎ／２−１
のデータ（ビュー数：Ｎ／２−ｄ）には重み１が付与される。ここで、ｗｉは、チャネル番号０からチャネル番号ｉまでのファン角度αｉ  （ｒａｄ）に相当するビュー数である。
【００４９】
また、
ビュー番号：ｗｉ  〜  ｗｉ＋ｄ−１
のデータ（ビュー数：ｄ）には、ビュー番号の昇順に、０から１まで直線的に増大する重みが付与され、
ビュー番号：ｗｉ＋Ｎ／２  〜  ｗｉ＋Ｎ／２＋ｄ−１
のデータ（ビュー数：ｄ）には、ビュー番号の降順に、１から０まで直線的に減少する重みが付与される。ここで、ｄは適当に定めたビュー角度範囲δ（例えばπ／６（ｒａｄ））に相当するビュー数であり、ｄによって定まる傾斜部分により重みが０から１または１から０へと急激に変化することを防ぎ、画像上にアーチファクト（偽像）が発生するのを防止している（ただし、アーチファクトの発生よりも処理時間を重視するような場合にはｄ＝０としてもよい）。
【００５０】
なお、
ビュー番号：０  〜  ｗｉ―１
および
ビュー番号：ｗｉ＋Ｎ／２＋ｄ  〜  Ｎ−１
のデータには、重み０が付与される。
【００５１】
この結果、チャネル番号ｉにおける投影データ重み係数プロファイルは、
ビュー番号：ｗｉ  〜  ｗｉ＋Ｎ／２＋ｄ−１
の範囲、すなわち
ビュー角度：αｉ（ｒａｄ）  〜  π＋αｉ＋δ（ｒａｄ）
の範囲において台形状をなす。このような重みを付加することにより、ビュー番号が互いにＮ／２異なる（ビュー角度がπ（ｒａｄ）異なる）２つのデータの重みは常に１となる。
【００５２】
台形状の投影データ重み係数プロファイルにおける両側の傾斜部分は、図９のような直線的な傾斜とする代わりに、例えば三角関数の二乗で表されるような曲線的な傾斜としても良い。このような曲線的な形状とすることにより、重みが０および１の部分から傾斜部分への移行を滑らかにすることができる。ただし、この傾斜部分における重みは、ビュー角度がπ（ｒａｄ）異なる２つのデータの重みの和が常に１となるようにしなければならない。
【００５３】
なお、本発明においては、このような曲線的な傾斜部分を持つ、概ね台形状の形状も台形状の範疇に含まれるものとする。
【００５４】
図９より明らかなように、重み０から１への傾斜部分の開始ビュー番号は検出器１１のチャネル番号ｉによって異なる。そこで、検出器１１の１列分の投影データに重み係数を乗算した結果は、図８（２）のようになる。
【００５５】
なお、以上の説明から明らかなように、このような重み係数プロファイルによって重みが付加され抽出されるデータは、
ビュー番号：ｗｉ  〜  ｗｉ＋Ｎ／２＋ｄ−１
であり、ビュー数としては（Ｎ／２＋ｄ）である。ここで、１ビューあたりの回転角度は２π／Ｎ  （ｒａｄ）  なので、抽出されるデータの角度範囲はπ＋δ（δ＝ｄ（２π）／Ｎ）  （ｒａｄ）となる。これは検出器１１の任意の列におけるチャネルｉについての角度であり、列全体としては、π＋δ＋α（α：ファン角度）  （ｒａｄ）分のデータが抽出される。このような、ビュー・チャネルデータに対する投影データ重み係数乗算は検出器１１の各列の投影データに対して行われ、この重み係数乗算により抽出されたデータに基づいて断層像の再構成が行われる。
【００５６】
次のステップ１００６からステップ１０１２までの処理は、同一断層面に関して画像ノイズの異なるＳ個の断層像を得るための処理である。
【００５７】
まず、ステップ１００６において、使用する再構成フィルタ番号ｓを初期化し、ステップ１００８に進んで再構成フィルタｇｓによる断層像再構成を行う（後述）。断層像再構成に用いられるデータは、上述のステップ１００４までの処理においてビュー・チャネルデータに対する重み係数乗算により得られたデータである。
【００５８】
次のステップ１０１０では再構成フィルタ番号ｓを更新してステップ１０１２に進み、再構成フィルタ番号ｓが断層像作成個数Ｓに等しいか否かを判断する。再構成フィルタ番号ｓが断層像作成個数Ｓに等しい場合、すなわち画像ノイズの異なるＳ個の断層像を作成済みである場合は判断が肯定されてステップ１０１４へ進み、それ以外の場合はステップ１００８へ戻って断層像再構成を繰り返す。
【００５９】
ステップ１０１４では、上述のステップ１０１２までで作成したＳ個の断層像の重み付け加算を行う。本実施の形態では、Ｓ＝３、すなわち３種類の再構成フィルタｇ０、ｇ１、ｇ２を用い、かつ、ｇ１として操作者が指定した本来の再構成フィルタｇｕそのものを用いる場合の例を示す。この場合、ｇ０として
正規化ノイズ比：Ｄ（ｇ０，ｇｕ，ｐ＝ＦＯＶｍａｘ／２，ｚ）≦１
を満たすｇ０を用い、ｇ２として
正規化ノイズ比：Ｄ（ｇ２，ｇｕ，ｐ＝−ＦＯＶｍａｘ／２，ｚ）≧１
を満たすｇ２を用いて、図１０の区間Ａ（−ＦＯＶｍａｘ／２≦ｐ＜０）においては
再構成フィルタｇ１、ｇ２を用いて作成したハーフ再構成画像Ｉｈａｌｆ＿ｇ１、Ｉｈａｌｆ＿ｇ２から
2004337391.tif 000007
なる線形補間処理を行い（図１０および図１１参照）、区間Ｂ（０≦ｐ≦ＦＯＶｍａｘ／２）においては
再構成フィルタｇ０、ｇ１を用いて作成したハーフ再構成画像Ｉｈａｌｆ＿ｇ０、Ｉｈａｌｆ＿ｇ１から
2004337391.tif 000008
なる線形補間処理を行う（図１０および図１１参照）。
【００６０】
本ステップ１０１４の処理により、座標ｐの区間ごとにノイズ分布の目標値に近い２つの断層像を選択し、それらの断層像の線形補間により最終的なハーフ再構成画像Ｉｈａｌｆを得る。このようにして作成したＩｈａｌｆの正規化ノイズ比Ｄはおおむね図１０の目標値に近い値となる。
【００６１】
Ｘ線ＣＴ装置１００では、このようにして、画像ノイズの不均一性を低減した品質の良いハーフ再構成画像を得ることができる。
【００６２】
以上のようにしてハーフ再構成画像が得られると、ステップ１０１６へ進んで得られた画像を表示装置５に表示し、次のステップ１０１８において該画像を記憶装置２４に格納した後に本処理ルーチンを終了する。
【００６３】
このように、Ｘ線ＣＴ装置１００では、使用者が表示装置５に表示された品質の良い画像を観察することができ、画像診断等を的確に行うことができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では３個の断層像から最終的なハーフ再構成画像を得る場合について説明しているが、本発明において断層像の作成は３個に限定されるものではない。すなわち、４個以上の異なる再構成フィルタを用いて断層像を作成し、その作成した断層像から座標ｐの区間ごとにノイズ分布の目標値に近い２つの断層像を選択し、それらの断層像の線形補間により最終的なハーフ再構成画像を得るようにしてもよい。
【００６５】
また、本実施の形態では座標ｐの区間ごとにノイズ分布の目標値に近い２つの断層像を選択し、それらの断層像の線形補間により最終的なハーフ再構成画像を得る場合について説明しているが、３つ以上の断層像を選択し、それら選択した断層像に対して２次以上の次数の補間を施すことにより最終的なハーフ再構成画像を得るようにしてもよい。
【００６６】
ここで、上述の処理フローのステップ１００８における断層像再構成処理について詳細に説明する。図６に、断層像再構成処理のフローを示す。
【００６７】
まず、ステップ２０００で、再構成に使用するビュー番号ｋを初期化し、ステップ２００２に進む。ステップ２００２では、ビュー・チャネルデータに対する重み係数乗算により得られたデータに対し、チャネル方向角度αｉに対応するｃｏｓ（αｉ−αｃｃ）の乗算を行う。ここで、αｃｃは、Ｘ線焦点と回転中心軸を通るＸ線ビーム経路に対応する仮想的な検出器中心チャネルをｃｃとしたときの、チャネル番号０から検出器仮想中心チャネルｃｃまでのファン角度である。
【００６８】
次のステップ２００４では、列方向角度γｊに対応するｃｏｓ（γｊ−γｍｃ）の乗算を行う。ここで、γｊは列番号０から列番号ｊまでのコーン角度であり、γｍｃは、Ｘ線焦点と検出器の列方向中心を通る仮想的な面（ミッドプレーン）に対応する仮想的な検出器中心列をｍｃとしたときの、列番号０から検出器仮想中心列ｍｃまでのコーン角度である。
【００６９】
次のステップ２００６では、ｃｏｓ（αｉ−αｃｃ）の乗算を行ったデータに対し、再構成フィルタ処理、すなわち再構成フィルタｇｓ（α）との畳み込み積分を行い、ステップ２００８へ進む。
【００７０】
ステップ２００８では、Ｘ線焦点と逆投影対象画素との距離の二乗の逆数を再構成フィルタ処理済データに乗算し、各画素に積算して再構成画像（ビュー番号ｋまでに対応するデータ分）を得る。
【００７１】
次のステップ２０１０では再構成に使用するビュー番号を更新してステップ２０１２へ進み、必要なビュー範囲について再構成処理が終了したか否かを判断する。肯定されると本処理ルーチンを終了してリターンし、否定されるとステップ２００６へ戻って再構成フィルタ処理以降の処理を繰り返す。
【００７２】
上記ステップ２０１０までの処理により、再構成フィルタｇｓに対応した断層像（画像１枚分）が得られる。
（第二の実施形態）
本第二の実施形態では、図５に示すフローのステップ１００８において、以下のような処理を行う。
【００７３】
すなわち、図１０の全区間（−ＦＯＶｍａｘ／２≦ｐ≦ＦＯＶｍａｘ／２）において、
【００７４】
【数４】
2004337391.tif 000009
【００７５】
なるＬａｇｒａｎｇｅ２次補間を行う。本実施の形態では、第一の実施形態のように、ｐの区間に応じて異なる処理を行う必要が無い。
（第三の実施形態）
本発明の第三の実施形態においては、図５に示すフローのステップ１００８において、図７に示すフローに従って処理を行う。
【００７６】
まず、ステップ３０００において、再構成に使用するビュー番号ｋの初期化およびビュー番号ｋの更新用増分値の設定を行う。ビュー番号ｋの初期値は使用する再構成フィルタの番号ｓと同じ値とし、ビュー番号ｋの更新用増分値Δｋは使用する再構成フィルタの個数Ｓと同じ値とする。すなわち、使用再構成フィルタごとに異なるビューを用いて再構成処理を行うように設定する。これにより、投影データの持つ情報を重複無くまた不足も無く有効に活用できる。
【００７７】
次のステップ３００２では、チャネル方向角度αｉに対応するｃｏｓ（αｉ−αｃｃ）の乗算を行う。ただし、αｉはチャネル番号０からチャネル番号ｉまでのファン角度である。また、αｃｃは、Ｘ線焦点と回転中心軸を通るＸ線ビーム経路に対応する仮想的な検出器中心チャネルをｃｃとしたときの、チャネル番号０から検出器仮想中心チャネルｃｃまでのファン角度である。
【００７８】
次のステップ３００４では、列方向角度γｊに対応するｃｏｓ（γｊ−γｍｃ）の乗算を行う。ただし、γｊは列番号０から列番号ｊまでのコーン角度であり、γｍｃは、Ｘ線焦点と検出器の列方向中心を通る仮想的な面（ミッドプレーン）に対応する仮想的な検出器中心列をｍｃとしたときの、列番号０から検出器仮想中心列ｍｃまでのコーン角度である。
【００７９】
次のステップ３００６では、再構成フィルタ処理、すなわち再構成フィルタｇｓ（α）と畳み込み積分を行い、ステップ３００８へ進む。
【００８０】
ステップ３００８では、Ｘ線焦点と逆投影対象画素との距離の二乗の逆数を再構成フィルタ処理済データに乗算し、各画素に積算して再構成画像を得る。
【００８１】
次のステップ３０１０では、再構成に使用するビュー番号ｋを、ステップ３０００で設定したビュー番号更新用増分値Δｋ（＝Ｓ）を用いて更新し、ステップ３０１２へ進む。
【００８２】
ステップ３０１２では、必要なビュー範囲について再構成処理が終了したか否かを判断する。肯定されると本処理ルーチンを終了して図５に示すフローにリターンし、否定されるとステップ３００６へ戻って再構成フィルタ処理以降の処理を繰り返す。
【００８３】
なお、本実施の形態においては、図５に示すフローのステップ１０１４において、第二の実施形態と同じく、図１０の全区間においてＬａｇｒａｎｇｅ２次補間処理を行う。このようにすることで、本実施の形態においては、１つのフィルタによるハーフ再構成に比べて処理時間をほとんど増大させること無く、ノイズの不均一性を改善したハーフ再構成画像を得ることができる。
【００８４】
なお、上述の第一の実施形態から第三の実施形態まででは、ノイズの異なる複数の断層像を再構成し、それら再構成した断層像の補間を行う場合について説明しているが、一回の断層像再構成で本発明の効果を実現することも可能である。この場合の実施例を第四の実施形態および第五の実施形態に示す。
（第四の実施形態）
本実施の形態では、逆投影時に画素を通るＸ線ビームに対応する逆投影データを算出するためのビーム補間関数の周波数特性を、Ｘ線管８から逆投影対象画素までの距離Ｌに応じて変更できるようにする。Ｌが大きいとデータのサンプリング間隔が広がるため、より高周波数領域のゲインの高い補間関数を用いる。サンプリング周波数以上は制御できないため、リサンプリングや対向データの内挿等により、元データの周波数帯域をあらかじめ広げておくことが望ましい。
（第五の実施形態）
本実施の形態では、画像に施すマトリクスフィルタの周波数特性を画像内の画素座標に応じて変更する。この場合、画素サイズ以下の周波数成分は無いので、画素サイズを所望のサイズよりも小さくして断層像を再構成することが望ましい。
【００８５】
なお、本発明において、スキャンの方式は種々の方式を採用することができる。例えば、円軌道スキャン（投影データ計測中に天板４の移動なし）を行うようにしてもよいし、らせんスキャン（投影データ計測中に天板４の移動あり）を行うようにしてもよい。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ハーフ再構成による断層像のノイズ不均一性を低減し、品質の良い画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成図である。
【図２】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の全体概観図である。
【図３】本発明に係るＸ線ＣＴ装置において、検出器の構成およびＸ線照射との関係を示す模式図である。
【図４】本発明に係るＸ線ＣＴ装置において、スキャナ、患者テーブル、被検体の関係を示す側面図である。
【図５】本発明の一の実施の形態に係り、断層像生成処理の全体を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一の実施の形態に係り、断層像生成処理の詳細を示すフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施の形態に係り、断層像生成処理の詳細を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一の実施の形態に係り、検出器の任意の一列のビュー・チャネルデータが構成するデータ空間の概念図である。
【図９】本発明の一の実施の形態に係り、ビュー方向の投影データ重み係数のプロファイルの一例を示す図である。
【図１０】本発明の一の実施の形態に係り、断層像の重み付け処理を説明するための補足図である。
【図１１】本発明の一の実施の形態に係り、断層像における座標軸ｐ，ｑの設定を示す図である。
【図１２】本発明の一の実施の形態に係り、正規化ノイズ比およびその近似関数の例を示す図である。
【符号の説明】
１００…Ｘ線ＣＴ装置、１…スキャナ、２…患者テーブル、３…操作卓、４…天板、５…表示装置、６…操作装置、７…Ｘ線制御装置、８…Ｘ線管、９…コリメータ制御装置、１０…コリメータ、１１…検出器、１２…データ収集装置、１３…回転板、１４…回転制御装置、１５…回転板駆動装置、１６…駆動力伝達系、１７…被検体、１８…Ｘ線検出素子、１９…システム制御装置、２０…患者テーブル制御装置、２１…患者テーブル上下動装置、２２…天板駆動装置、２３…画像再構成装置、２４…記憶装置
【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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