(57)【要約】【課題】被検体の断層像を再構成する際の再構成関数を速やかに適切化できるようにする。【解決手段】この発明のＸ線断層撮影装置は、複数断層像再構成部７によりフィルタ逆投影法に従って第１〜第３再構成関数を用いて再構成された３個の第１〜第３断層像を、重み付け量設定部８で設定された各重み付け量Ｗ１〜Ｗ３に応じた割合で断層像加算部９により加算して加算断層像を生成する構成を備えていて、重み付け量設定部８により第１〜第３断層像の重み付け量Ｗ１〜Ｗ３を調整するだけで、加算断層像の周波数特性を調整できるので、断層再構成部４によりＸ線投影データからフィルタ逆投影法に従って最終的な断層再構成結果である加算断層像を生成する際の再構成関数を速やかに適切化できる。【選択図】        図１
2004313391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対する照射角度が異なる電磁波のそれぞれについて収集された断層像再構成用の電磁波投影データに対し、電磁波投影データに周波数特性の変化をもたらす周波数特性調整用関数を用いて再構成される断層像のボケを補正する補正データ処理を含む解析的再構成アルゴリズムに従って、前記電磁波投影データから被検体の断層像を再構成する断層再構成装置において、前記解析的再構成アルゴリズムの補正データ処理において電磁波投影データにもたらす周波数特性の変化が異なる複数の周波数特性調整用関数のそれぞれを用いて同一の電磁波投影データから周波数特性調整用関数の数と同じ数の断層像を前記解析的再構成アルゴリズムに従って再構成する複数断層像再構成手段と、複数断層像再構成手段により再構成される各断層像のそれぞれに対する重み付け量を設定する重み付け量設定手段と、重み付け量設定手段で前記複数断層像再構成手段により再構成される複数個の断層像に応じて設定された重み付け量を各断層像に加算して加算断層像を生成する断層像加算手段とを備えていることを特徴とする断層再構成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の断層再構成装置において、解析的再構成アルゴリズムが、周波数特性調整用関数としての再構成関数による電磁波投影データの畳み込みにより電磁波投影データに周波数特性の変化がもたらされる構成になっているフィルタ逆投影法であり、複数断層像再構成手段は、周波数特性の異なる複数の再構成関数のそれぞれについて断層像が再構成されるように構成されていることを特徴とする断層再構成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の断層再構成装置において、重み付け量設定手段により設定される各断層像の重み付け量間の相関関係が断層像の数より少ない個数のパラメータによって定式化された形で予め定められており、パラメータの値が設定されるのに伴って各断層像の重み付け量が前記相関関係に従って設定されるように構成されていることを特徴とする断層再構成装置。
【請求項４】
被検体に電磁波を照射する電磁波照射源と、被検体を透過した電磁波を検出する電磁波検出器と、被検体に対する照射角度が異なる電磁波のそれぞれについて断層像再構成用の電磁波投影データが収集できるように電磁波照射源と被検体および電磁波検出器のうち少なくとも二つを同期して移動させる同期走査機構とを備えるとともに、請求項１から請求項３のいずれかに記載の断層再構成装置を備え、電磁波照射源と被検体および電磁波検出器のうち少なくとも二つについての前記同期走査機構による同期移動に伴って収集される断層像再構成用の電磁波投影データが前記断層再構成装置に送り込まれるように構成されていることを特徴とする断層撮影装置。
【請求項５】
請求項４に記載の断層撮影装置において、同期走査機構が、電磁波照射源と電磁波検出器の一方を第１方向に直線的に移動させるのと同期して、他方を前記第１の方向とは反対方向である第２方向に直線的に移動させるように構成されていることを特徴とする断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被検体に対する照射角度が異なる電磁波のそれぞれについて収集された断層像再構成用の電磁波投影データから解析的再構成アルゴリズムに従って被検体の断層像を再構成する断層再構成装置、および、この断層再構成装置を組み込んだ断層撮影装置に係り、特に、解析的再構成アルゴリズムにおいて再構成される断層像のボケを補正する為に行われる補正データ処理で電磁波投影データに周波数特性の変化をもたらす周波数特性調整用関数を速やかに適切化できるようにする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被検体に対する照射角度が異なるＸ線（電磁波）のそれぞれについて収集された断層像再構成用のＸ線投影データから被検体の断層像を再構成するアルゴリズム（手法）については、逐次近似的手法であるＡＲＴ法に比べ、解析的手法として、例えば、フィルタ逆投影法、逆投影フィルタ法、重畳積分法、フーリエ変換法などの方がボケのない良好な画質の断層像を得易く、かつ、処理時間が短いので有効であるとされている。特に、フィルタ逆投影法は、良好な画質の断層像が大変に得易いので、最もよく用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
一方、Ｘ線投影データを収集する走査方式としては、周回的走査方式と非周回的走査方式とがある。前者の周回的走査方式は、Ｘ線管（電磁波源）とＸ線検出器（電磁波検出器）が被検体を挟んで被検体を周回的に巡りながら被検体にＸ線を照射すると同時にＸ線検出器で透過Ｘ線を検出して断層像再構成用のＸ線投影データを収集する方式である。
【０００４】
後者の非周回的走査方式は、Ｘ線管とＸ線検出器が被検体を挟んで被検体に対して非周回的に移動しながら、被検体にＸ線を照射すると同時にＸ線検出器で透過Ｘ線を検出してＸ線投影データを収集する方式である。この非周回的走査方式の場合、Ｘ線管とＸ線検出器の一方を第１方向に直線的に移動させるのと同期して、他方を第１の方向とは反対方向である第２方向に直線的に移動させる直線平行走査方式がよく用いられる。
【０００５】
図７に示すように、周回的走査方式と非周回的走査方式の両方式とも、フィルタ逆投影法に従って被検体の断層像を再構成する断層再構成部５１は、フィルタ部５２と逆投影部５３とからなる。フィルタ部５２では、再構成される断層像のボケを補正する補正データ処理が行われる。具体的には、再構成関数（周波数特性調整用関数）によるＸ線投影データの畳み込みによってＸ線投影データにフィルタリング処理が施されてＸ線投影データに周波数特性の変化がもたらされ、ボケが補正される。
【０００６】
逆投影部５３では、所望の断層像の各画素毎にフィルタ部５２でフィルタリング処理を終えたＸ線投影データを逆投影することにより断層像を生成する逆投影データ処理が行われる。具体的には、所望の断層像の任意の１個の画素について、この画素を通るＸ線投影データのデータ収集を行った全ての照射角度ないし一部の照射角度について抽出し、それらを累算することによって任意の１個の画素の画像信号を得るという処理を所望の断層像の全画素について行う。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２６３０９３号
【０００８】
ボケを無くす補正を行うために、フィルタ部５２で用いられる再構成関数は、被検体における撮影部位の性質やＸ線検出器等のハードウェアの特性に合った適切な周波数特性の変化をＸ線投影データにもたらす再構成関数である必要がある。言い換えれば、適切な周波数特性（実空間形状）を有する再構成関数である必要がある。
【０００９】
そこで、撮影部位の性質やＸ線検出器など装置の特性を考慮して周波数特性の異なる再構成関数を複数個保持しておく。つまり、撮影時に、実際に撮影対象となる撮影部位の性質や使用するＸ線検出器等のハードウェア特性などの条件に合わせて適切な再構成関数を選択して用いることにより、適切な周波数特性の変化をＸ線投影データにもたらすようにしている。
【００１０】
或いは、周波数特性を予め調節可能に定式化しておいて、撮影時に、実際に撮影対象となる撮影部位の性質や使用するＸ線検出器等のハードウェア特性などの条件に合わせて周波数特性を調節し適切な再構成関数を生成して用いることにより、適切な周波数特性の変化をＸ線投影データにもたらすようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の断層再構成部５１の場合、ボケ補正データ処理で電磁波投影データに周波数特性の変化をもたらす再構成関数を適切化するのに手間がかかるという問題がある。
【００１２】
周波数特性の異なる複数個の再構成関数の中から適切なものを選ぶ方法や、周波数特性を調節し適切な再構成関数を生成して用いる方法であっても、１回の断層像を再構成するのに用いることができる再構成関数は１種類だけである。したがって、適切な再構成関数が見つかる迄、再構成関数の選択または再構成関数の周波数特性の調節と断層像の再構成を繰り返し行わなければならず、処理時間が長くなるといった問題がある
【００１３】
また、周回的走査方式の場合は、十分な角度範囲のＸ線投影データが収集されるのに対し、非周回的走査方式の場合は、十分な角度範囲のＸ線投影データが収集されるとは限らない。つまり、非周回的走査方式の場合は、Ｘ線投影データの欠落による画像信号量の不足によって再構成画像が不明瞭となるといった問題がある。
例えば、非周回的走査方式としての直線平行走査方式の場合、走査方向に低周波成分の構造物が多く含まれるような被検体であると、周波数処理では画像ボケと低周波成分の構造物の判別ができないため、再構成関数の周波数特性によっては、構造物の画像信号量が大幅に低下することがあり、観察が難しく、誤診が起こる恐れもある。この場合でも、再構成関数の選択や周波数特性の調節による再構成関数の生成により、画像信号量の大幅低下を抑えることはできる。しかし、Ｘ線撮影の都度、試行錯誤しながら時間をかけて適切な再構成関数を見つけ出さなければならない。その結果、撮影効率の大幅な低下を招くといった不都合が生じる。
【００１４】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、電磁波投影データから被検体の断層像を再構成する解析的再構成アルゴリズムにおける補正データ処理で電磁波投影データに周波数特性の変化をもたらす周波数特性調整用関数を速やかに適切化することができる断層再構成装置およびそれを用いた断層撮影装置を提供することを主たる目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明に係る断層再構成装置は、被検体に対する照射角度が異なる電磁波のそれぞれについて収集された断層像再構成用の電磁波投影データに対し、電磁波投影データに周波数特性の変化をもたらす周波数特性調整用関数を用いて再構成される断層像のボケを補正する補正データ処理を含む解析的再構成アルゴリズムに従って、前記電磁波投影データから被検体の断層像を再構成する断層再構成装置において、前記解析的再構成アルゴリズムの補正データ処理において電磁波投影データにもたらす周波数特性の変化が異なる複数の周波数特性調整用関数のそれぞれを用いて同一の電磁波投影データから周波数特性調整用関数の数と同じ数の断層像を前記解析的再構成アルゴリズムに従って再構成する複数断層像再構成手段と、複数断層像再構成手段により再構成される各断層像のそれぞれに対する重み付け量を設定する重み付け量設定手段と、重み付け量設定手段で前記複数断層像再構成手段により再構成される複数個の断層像に応じて設定された重み付け量を各断層像に加算して加算断層像を生成する断層像加算手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１６】
（作用・効果）請求項１の発明の断層再構成装置により、被検体に対する照射角度が異なる電磁波のそれぞれについて収集された断層像再構成用の電磁波投影データから被検体の断層像を解析的再構成アルゴリズムに従って再構成する場合、複数断層像再構成手段が同一の断層像再構成用の電磁波投影データから複数個の断層像を再構成する。再構成された各断層像では、解析的再構成アルゴリズムの補正データ処理において周波数特性調整用関数によって電磁波投影データにもたらされる周波数特性の変化がそれぞれ異なっている。言い換えれば、再構成された各断層像のそれぞれは、周波数特性の異なる周波数特性調整用関数を用いて補正データ処理されたものである。したがって、再構成された断層像同士の間に周波数特性の違いに起因する画調の相違（断層像の周波数特性の差異）が生じている。
【００１７】
次に、断層像加算手段が重み付け量設定手段により各断層像に応じて設定された重み付け量を各断層像に加算し、最終的な断層像としての加算断層像を生成する。生成された加算断層像の周波数特性は、各断層像の周波数特性が断層像毎に設定された重み付けに応じた割合で混合されたものになる。したがって、重み付け量設定手段により各断層像の重み付け量を調整するだけで、最終的な断層像である加算断層像の周波数特性を調整することができる。また、換言すれば、断層再構成装置により断層像再構成用の電磁波投影データから１個の加算断層像を再構成すると所定の断層像を見ることができるので、加算断層像の周波数特性は、補正データ処理用の周波数特性調整用関数の周波数特性に対応することになる。その結果、重み付け量設定手段により各断層像の重み付け量を変えることで加算断層像の周波数特性を適切化することができるということは、断層再構成装置全体として行う解析的再構成アルゴリズムの補正データ処理用の周波数特性調整用関数を適切化することができるということと等価である。
【００１８】
したがって、請求項１の発明の断層再構成装置によれば、同一の電磁波投影データから解析的再構成アルゴリズムに従って再構成された相互に周波数特性の異なる複数個の断層像を、重み付け量設定手段によって断層像毎に応じて設定される重み付け量を各断層像に加算することにより最終的な断層像としての加算断層像を生成する構成を備えている。つまり、重み付け量設定手段により各断層像の重み付け量を調整するだけで、操作上もデータ処理上も何ら困難さを伴わずに、加算断層像の周波数特性を調整することができるので、電磁波投影データから断層像を再構成する解析的再構成アルゴリズムの補正データ処理に用いる周波数特性調整用関数を速やかに適切化することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の断層再構成装置において、解析的再構成アルゴリズムが、周波数特性調整用関数としての再構成関数による電磁波投影データの畳み込みにより電磁波投影データに周波数特性の変化がもたらされる構成になっているフィルタ逆投影法であり、複数断層像再構成手段は、周波数特性の異なる複数の再構成関数のそれぞれについて断層像が再構成されるように構成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
（作用・効果）請求項２の発明の場合、電磁波投影データから断層像を再構成する解析的再構成アルゴリズムがフィルタ逆投影法であるので、電磁波投影データを一次元フーリエ変換によりフーリエ空間データに変換してから再構成関数による一次元畳み込み処理を行う。その後、一次元逆フーリエ変換することにより実空間データに変換し、さらに逆投影により個別に断層像を生成する。したがって、全ての処理を線型演算によるデータ処理で複数個の断層像の再構成ができる。その結果、データ処理の際の演算負荷を軽減することができる。
【００２１】
さらに、フィルタ逆投影法による断層像（Ｉｍａｇｅ）の演算生成処理を数式的モデのかたちで  Ｉｍａｇｅ＝ＢＰ（Ｆ♯Ｄａｔａ）  と表すとすると次の式が成立する。
ＢＰ（（Ｆ０＋Ｆ１）  ♯Ｄａｔａ）  ＝ＢＰ（Ｆ０♯Ｄａｔａ）  ＋ＢＰ（Ｆ１♯Ｄａｔａ）
但し、上式の演算子ＢＰ（  ）は逆投影処理を示し、演算子♯は畳み込み処理を示し、Ｄａｔａは断層像再構成用の電磁波投影データを示すものとする。
【００２２】
すなわち、ここに示す関係が成立することは、重み付け量設定手段による複数種類の再構成関数によるフィルタ逆投影で生成した断層像を重み付け加算することと、複数種類の再構成関数を同様に重み付け加算して生成した再構成関数によってフィルタ逆投影を行うこととが等価であることを意味している。つまり、重み付け量設定手段による重み付け量の調整量が、加算断層像における周波数特性の変化量と対応するので、重み付け量設定手段の調整が有効となる。したがって、請求項２の発明によれば、電磁波投影データから断層像を再構成する解析的再構成アルゴリズムの補正データ処理に用いる周波数特性調整用関数をより速やかに適切化することができる。
【００２３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の断層再構成装置において、重み付け量設定手段により設定される各断層像の重み付け量間の相関関係が断層像の数より少ない個数のパラメータによって定式化された形で予め定められており、パラメータの値が設定されるのに伴って各断層像の重み付け量が前記相関関係に従って設定されるように構成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
（作用・効果）請求項３の発明の場合、断層像の数より少ない個数のパラメータを設定するだけで、各断層像の重み付け量間の相関関係に従って断層像の重み付け量が設定されるので、断層像の数より少ないので、断層像ごとに重み付け量を設定しなければならない場合よりも、重み付け量の設定に要する操作量が少なくなる。
【００２５】
さらに、この発明は、上記の目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、請求項４に記載の発明に係る断層撮影装置は、被検体に電磁波を照射する電磁波照射源と、被検体を透過した電磁波を検出する電磁波検出器と、被検体に対する照射角度が異なる電磁波のそれぞれについて断層像再構成用の電磁波投影データが収集できるように電磁波照射源と被検体および電磁波検出器のうち少なくとも二つを同期して移動させる同期走査機構とを備えるとともに、請求項１から請求項３のいずれかに記載の断層再構成装置を備え、電磁波照射源と被検体および電磁波検出器のうち少なくとも二つについての前記同期走査機構による同期移動に伴って収集される断層像再構成用の電磁波投影データが前記断層再構成装置に送り込まれるように構成されていることを特徴とするものである。
【００２６】
（作用・効果）請求項４の発明の断層撮影装置によれば、電磁波照射源と被検体および電磁波検出器のうち少なくとも二つについての同期走査機構による同期移動に伴って、被検体に対する照射角度が異なる電磁波のそれぞれについて断層像再構成用の電磁波投影データが収集されるとともに、請求項１から請求項３のいずれかに記載の断層再構成装置に収集された再構成用の電磁波投影データが送り込まれて上述したように断層再構成装置により再構成が行われる。その結果、電磁波投影データから断層像を再構成する解析的再構成アルゴリズムの補正データ処理に用いる周波数特性調整用関数を速やかに適切化することができる。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の断層撮影装置において、同期走査機構が、電磁波照射源と電磁波検出器の一方を第１方向に直線的に移動させるのと同期して、他方を前記第１の方向とは反対方向である第２方向に直線的に移動させるように構成されていることを特徴とするものである。
【００２８】
（作用・効果）請求項５の発明によれば、撮影中、電磁波照射源と電磁波検出器とが互いに逆方向に直線的に同期移動する直線的平行走査方式により、断層像再構成用の電磁波投影データが収集される。直線的平行走査方式による断層像再構成用の電磁波投影データ収集の場合、電磁波投影データの収集角度範囲が狭くなり、画質の低下を招き易い傾向がある。しかし、電磁波投影データの収集角度範囲が狭くても、重み付け量設定手段により各断層像の重み付け量を調整するだけで、解析的再構成アルゴリズムの補正データ処理に用いる周波数特性調整用関数を速やかに適切化することができるので、画質の低下を抑えることができる。
【００２９】
本発明は次のような解決手段も開示している。
（１）請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の断層再構成装置、または、請求項４または請求項５に記載の断層撮影装置において、複数断層像再構成手段が、複数個の断層像の再構成を同時に行うように構成されていることを特徴とする。
【００３０】
（作用・効果）この有用な形態によれば、複数個の断層像の再構成がパラレル処理されるので、複数個の断層像の再構成がシリアル処理される場合に比べ、再構成に要する時間を短縮することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
続いて、この発明の断層再構成装置および断層撮影装置の実施例を、図面を参照しながら詳しく説明する。図１はこの発明の断層再構成装置の一例を組み込んだ断層撮影装置である医用Ｘ線断層撮影装置を示すブロック図である。
【００３２】
本実施例のＸ線断層撮影装置は、天板Ｂに載置されている被検体Ｍにコーンビーム状のＸ線を照射するＸ線管（電磁波照射源）１と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＸ線検出器（電磁波検出器）２と、被検体Ｍに対する照射角度が異なるＸ線のそれぞれについて断層像再構成用のＸ線投影データが収集できるようにＸ線管１とＸ線検出器２を同期して移動させる同期走査機構３と、解析的再構成アルゴリズムに従って被検体Ｍの断層像を再構成する断層再構成部（断層再構成部）４とを備えている。また、同期走査機構３によるＸ線管１とＸ線検出器２の同期移動に伴って収集される断層像再構成用のＸ線投影データが断層再構成部４に送り込まれて被検体Ｍの断層像の再構成が行われるように構成されている。
【００３３】
Ｘ線管１は、同期移動中、Ｘ線照射制御部５の制御に従って適時にコーンビーム状のＸ線を被検体Ｍに照射するように構成されている。
【００３４】
Ｘ線検出器２は、複数個のＸ線検出素子が縦横に２次元アレイ型に配列されているフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）であり、同期移動中、被検体Ｍからの透過Ｘ線を検出してＸ線検出信号を出力する。Ｘ線検出器２は、ＦＰＤに限られるものではなく、イメージインテンシファイア（Ｉ・Ｉ管）であってもよい。
【００３５】
Ｘ線検出器２から出力されるＸ線検出信号は、被検体ＭによるＸ線の減衰度に対応した信号強度を有しており、後段のデータ前処理部６に送られて感度補正および幾何学補正が施されて断層像再構成用のＸ線投影データとして収集されるとともに、収集されたＸ線投影データが断層再構成部４に送られるように構成されている。
【００３６】
上述のように、本実施例装置の場合、Ｘ線管１が照射するＸ線はコーンビーム状であり、Ｘ線検出器２は２次元アレイ型であるので、断層像再構成用のＸ線投影データは２次元データとなる。
【００３７】
同期走査機構３は、Ｘ線投影データの収集の際、図２に示すように、Ｘ線管１を一方の第１方向（図２の場合、左向きの方向）に直線経路Ｎａに沿って移動させ、このＸ線管１の移動に同期して、他方、Ｘ線検出器２を第１の方向とは反対方向である第２方向（図２の場合、右向きの方向）に直線経路Ｎｂに沿って移動させる直線平行走査方式である。
【００３８】
この直線平行走査方式は、Ｘ線管１とＸ線検出器２が被検体Ｍを挟んで被検体Ｍの体軸沿いに非周回的に移動しながら、被検体１にＸ線を照射すると同時にＸ線検出器２で透過Ｘ線を検出して断層像再構成用のＸ線投影データを収集する非周回的走査方式のひとつである。
【００３９】
なお、非周回的走査方式とは別手法のＸ線投影データ収集用の走査方式としては、Ｘ線管１とＸ線検出器２が被検体Ｍを挟んで被検体Ｍの体軸まわりを１周ないし半周にわたって周回的に巡りながら被検体ＭにＸ線を照射すると同時にＸ線検出器２で透過Ｘ線を検出して断層像再構成用のＸ線投影データを収集する周回的走査方式がある。
【００４０】
非周回的走査方式は、周回的走査方式に比べてＸ線投影データの収集角度範囲が制限される傾向があるが、Ｘ線投影データ収集の際にＸ線管１とＸ線検出器２を被検体Ｍの体軸まわりを周回させる必要がないという利点がある。
【００４１】
本実施例装置の場合、断層再構成部４は、被検体Ｍの断層像の再構成を行う解析的再構成アルゴリズムとしてフィルタ逆投影法を用いる構成となっており、図１に示すように、複数断層像再構成部７、重み付け量設定部８、断層像加算部９、および、断層像データ記憶部１０からなる。
【００４２】
複数断層像再構成部７は、フィルタ逆投影法の補正データ処理においてＸ線投影データにもたらす周波数特性の変化が異なる３個の第１〜第３再構成関数（周波数特性調整用関数）のそれぞれを用いて同一のＸ線投影データから再構成関数の数と同じ３個の第１〜第３断層像（断層像）をフィルタ逆投影法に従って再構成する。
【００４３】
複数断層像再構成部７の場合、第１〜第３断層像を同時に再構成する。すなわち、複数断層像再構成部７は、第１再構成関数を用いる第１フィルタ部７Ａと第１逆投影部７ａとによる第１断層像の再構成と、第２再構成関数を用いる第２フィルタ部７Ｂと第２逆投影部７ｂとによる第２断層像の再構成と、第３再構成関数を用いる第３フィルタ部７Ｃと第３逆投影部７ｃとによる第３断層像の再構成の３つの処理がパラレル（並列）で行われるように構成されている。
【００４４】
このように第１〜第３断層像の再構成をパラレル処理することで、３個の断層像の再構成処理が必要となっても、全ての再構成に要する時間が短縮することができる。第１〜第３断層像の再構成のパラレル処理としては、例えば、ＳＩＭＤ処理（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｄａｔａ  処理）  による並列処理に適応した演算方式（演算装置）を用いることで実現できる。
【００４５】
第１断層像の生成の場合、先ず、第１フィルタ部７Ａにおいて、Ｘ線投影データが一次フーリエ変換によりフーリエ空間データ形式に変換されてから、第１再構成関数によるＸ線投影データの畳み込みによりフィルタリングがかけられ、その後に、一次フーリエ逆変換により実空間データ形式に戻されるフィルタ処理が行われる。
【００４６】
次に、第１逆投影部７ａにおいて、想定される２次元または３次元の第１断層像の画素毎に、各画素を通るＸ線投影データのデータ収集を行った全ての照射角度ないし一部の照射角度について抽出し、それらを累算することによって各画素の画像信号を得るという逆投影処理が行われる。以上の処理を行うことにより第１断層像が生成される。
【００４７】
また、第２断層像および第３断層像の場合も、再構成関数が違う他は、第１断層像の場合と同様にして生成される。
【００４８】
なお、実施例装置の場合、第１再構成関数は図３（ａ）に示す周波数特性を有し、第２再構成関数は図３（ｂ）に示す周波数特性を有し、第３再構成関数は図３（ｃ）に示す周波数特性を有する関数であるが、再構成関数の周波数特性は、図３に示した特性に限られるものではなく、被検体Ｍの撮影部位の性状やＸ線検出器２の特性などに応じて自由に選定されるものである。
【００４９】
フィルタ逆投影法の場合、上のように再構成関数によるＸ線投影データの畳み込みによりフィルタリングがかけられることで補正するデータ処理（補正データ処理）が行われる。したがって、周波数特性の異なる第１〜第３再構成関数を用いて補正データ処理を経て生成された第１〜第３断層像同士の間に再構成関数の周波数特性の違いに起因する画調の相違（断層像の周波数特性の差異）が生じている。
【００５０】
重み付け量設定部８は、複数断層像再構成部７により生成された第１〜第３断層像のそれぞれに対する重み付け量を設定する機能を有する。さらに実施例装置の場合、重み付け量設定部８により設定される第１〜第３断層像の重み付け量間の相関関係が１個のパラメータＱによって定式化された形で予め定められており、パラメータＱの値が設定されるのに伴って第１〜第３断層像の各重み付け量Ｗ１〜Ｗ３が相関関係に従って設定される構成となっている。例えば、本実施例の場合、パラメータＱの値と第１〜第３断層像の重み付け量間の相関関係は次式（１）〜（２）のように定式化されている。
【００５１】
Ｗ１＝Ｑ２          …  （１）
Ｗ２＝Ｑ（１−Ｑ）  …  （２）
Ｗ３＝（１−Ｑ）２  …  （３）
【００５２】
すなわち、第１〜第３断層像の重み付け量Ｗ１〜Ｗ３はパラメータＱの値と次のような相関関係が定められている。
【００５３】
Ｑ＝０．００    Ｗ１＝０．００００，Ｗ２＝０．００００，Ｗ３＝１．００００
Ｑ＝０．２５    Ｗ１＝０．０６２５，Ｗ２＝０．１８７５，Ｗ３＝０．７５００
Ｑ＝０．５０    Ｗ１＝０．２５００，Ｗ２＝０．２５００，Ｗ３＝０．５０００
Ｑ＝０．７５    Ｗ１＝０．５６２５，Ｗ２＝０．１８７５，Ｗ３＝０．２５００
Ｑ＝１．００    Ｗ１＝１．００００，Ｗ２＝１．００００，Ｗ３＝０．００００
【００５４】
なお、上記相関関係は、図４に示すようになる。
【００５５】
断層像加算部９は、複数断層像再構成部７により再構成された第１〜第３断層像を重み付け量設定部８で設定された重み付け量Ｗ１〜Ｗ３に応じた割合で加算して加算断層像を生成するように構成されている。すなわち、断層像加算部９は、３個の第１〜第３断層像を各第１〜第３断層像の全画素の画像信号を一律に重み付け量Ｗ１〜Ｗ３倍ずつ加えて合成し、１個の加算断層像を生成するのである。この断層像加算部９により生成された加算断層像の周波数特性は、第１〜第３断層像の周波数特性が断層像毎に設定された重み付け量Ｗ１〜Ｗ３に応じた割合で混合されたものになる。したがって、重み付け量設定部８により各断層像の重み付け量Ｗ１〜Ｗ３を調整すれば、最終的な断層像としての加算断層像の周波数特性を調整することができる。
【００５６】
また、断層再構成部４により断層像再構成用のＸ線投影データから１個の加算断層像を再構成すると所定の断層像を見ることができるので、加算断層像の周波数特性は加算断層像についての補正データ処理用の再構成関数の周波数特性に対応することになる。その結果、重み付け量設定部８により各断層像の重み付け量Ｗ１〜Ｗ３を変えることで加算断層像の周波数特性を適切化することができるということは、断層再構成部４全体として行う解析的再構成アルゴリズムの補正データ処理用の再構成関数を適切化することができるということと等価である。
【００５７】
断層像加算部９により生成された加算断層像は断層像データ記憶部１０へ送られるとともに、断層像データ記憶部１０は断層像データを２次元データまたは３次元データとして保持する。また、断層像データ記憶部１０に保持されている断層像データは、操作部１１等による断層像表示指示などがあった場合に画像表示モニタ１２の画面に表示されるように構成されている。
【００５８】
なお、撮影制御部１３は、操作部１１による指示・数値データ等の入力操作や撮影の進行状況に応じて必要な命令やデータを各部へ適時に送出する制御を実行するように構成されており、撮影制御部１３の制御によって実施例装置全体が正常に作動する。
【００５９】
続いて、以上の構成を有する実施例装置の断層再構成部４における再構成関数の適切化プロセスについて図面を参照しながら説明する。図５は、本実施例装置における再構成関数の適切化プロセスを示すフローチャートである。なお、本実施例では、オペレータが被検体Ｍの撮影部位やＸ線検出器の種類等を勘案し、操作部１１から適当なパラメータＱの値を入力して重み付け量設定部８による第１〜第３断層像に対する重み付け量Ｗ１〜Ｗ３の初期設定が行われているものとする。
【００６０】
〔ステップＳ１〕Ｘ線管１とＸ線検出器２が同期走査機構３により逆方向に同期移動しながらＸ線の照射と透過Ｘ線の検出を行うとともに、Ｘ線検出器２から出力されるＸ線検出信号がデータ前処理部６により補正されて断層像再構成用のＸ線投影データの収集が行われる。
【００６１】
〔ステップＳ２〕複数断層像再構成部７により、収集された同一のＸ線投影データから第１〜第３の３個の断層像がパラレルで再構成される。
【００６２】
〔ステップＳ３〕断層像加算部９により、重み付け量設定部８による重み付け量Ｗ１〜Ｗ３に応じた割合で第１〜第３断層像が加算されて加算断層像が生成される。
【００６３】
〔ステップＳ４〕加算断層像が画像表示モニタ１２の画面に表示される。
【００６４】
〔ステップＳ５〕オペレータが画像表示モニタ１２に表示された加算断層像が適当か否か判定する。適当であれば、ステップＳ７へ進む。適当でなければ次のステップＳ６へ進む。
【００６５】
〔ステップＳ６〕オペレータが操作部１１から別の適当なパラメータＱの値を入力するのに伴って、第１〜第３断層像に対する重み付け量Ｗ１〜Ｗ３の設定が変更され、ステップＳ３以下のプロセスが繰り返し実行される。
【００６６】
〔ステップＳ７〕断層再構成部４における再構成関数は適切であるので、再構成関数の適切化操作は完了となる。
【００６７】
以上に述べたように、実施例のＸ線断層撮影装置の場合、同一のＸ線投影データからフィルタ逆投影法に従って再構成された相互に周波数特性の異なる第１〜第３再構成関数を用いて生成された第１〜第３の断層像を、断層像毎に設定された重み付け量Ｗ１〜Ｗ３に応じた割合で加算することにより最終的な断層像としての加算断層像を生成する構成を備えており、重み付け量設定部８により第１〜第３の断層像の重み付け量Ｗ１〜Ｗ３を調整するだけで、操作上もデータ処理上も何ら困難さを伴わずに、加算断層像の周波数特性を調整することができる。したがって、断層再構成部４によりＸ線投影データからフィルタ逆投影法に従って最終的な断層再構成結果である加算断層像を生成する際の再構成関数を速やかに適切化することができる。
【００６８】
また、実施例装置の場合、Ｘ線投影データから断層像を再構成する解析的再構成アルゴリズムがフィルタ逆投影法であるので、第１〜第３の断層像が全て線型演算によるデータ処理で生成できる。つまり、データ処理の際の演算負荷を低減できるとともに、重み付け量設定部８による重み付け量Ｗ１〜Ｗ３の調整量が、加算断層像における周波数特性の変化量と対応するので、重み付け量設定部８の調整が極めて有効である。その結果、再構成関数をより速やかに適切化することができる。
【００６９】
さらに、本実施例装置では、断層像再構成用のＸ線投影データが直線平行走査方式で行われるので、Ｘ線投影データの収集角度範囲が狭くなり、画質の低下を招き易い傾向があるが、Ｘ線投影データの収集角度範囲がたとえ狭かったとしても、重み付け量設定部８により第１〜第３断層像の重み付け量Ｗ１〜Ｗ３を調整するだけで、再構成関数を速やかに適切化することにより、画質の低下を抑えることができる。
【００７０】
この発明は、上記実施の形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
（１）実施例装置では、Ｘ線投影データの収集の際、Ｘ線管１とＸ線検出器２が反対方向に直線経路Ｎａ，Ｎｂに沿って同期移動する直線平行走査方式が採られていたが、直線平行走査方式の代わりに、図６に示すように、Ｘ線管１とＸ線検出器２が反対方向に円弧経路ｎａ，ｎｂに沿って同期移動する円弧平行走査方式が採られている構成の装置が、変形例として挙げられる。この円弧平行走査方式も非周回的走査方式のひとつである。
【００７１】
（２）実施例装置では、非周回的走査方式によりＸ線投影データが収集される構成であったが、非周回的走査方式の代わりに、コーンビーム状のＸ線またはファンビーム状のＸ線を用いた周回的走査方式によりＸ線投影データが収集される構成の装置が、変形例として挙げられる。
【００７２】
（３）実施例装置では、複数断層像再構成部７により生成する断層像の数が３個であったが、複数断層像再構成部７により生成する断層像の数は２個あるいは４個以上であってもよい。
【００７３】
（４）実施例装置では、第１〜第３断層像の各重み付け量Ｗ１〜Ｗ３が１個のパラメータＱの値で設定される構成であったが、２個のパラメータＱの値で設定される構成であったり、さらには第１〜第３断層像の各重み付け量Ｗ１〜Ｗ３が全て個別に設定される構成であったりしてもよい。
【００７４】
第１〜第３断層像の各重み付け量Ｗ１〜Ｗ３を全て個別に設定する構成の場合、画像表示モニタ１２の画面に第１〜第３断層像のそれぞれに設定用のスクロールバー形式の重み付け設定用のマークを１個ずつ同時表示しておき、３個の重み付け量を監視しながらスクロールバーを操作して重み付け量が設定できるようにすると、重み付け量の設定操作が容易となる。
【００７５】
（５）実施例装置では、被検体に照射する電磁波がＸ線であったが、被検体に照射する電磁波はＸ線に限らず、α線やγ線等の放射線あるいは紫外線等の光などであってもよい。
【００７６】
（６）実施例装置では、フィルタ逆投影法により、断層像を再構成したが、フィルタ逆投影法の代りに、逆投影フィルタ法や、重畳積分法、或いは、フーリエ変換法を用いて断層像を再構成するようにしてもよい。
【００７７】
（７）この発明のＸ線撮影装置は、医用分野に限らず、工業分野ないし原子力分野の装置にも適用することができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上に詳述したように、請求項１の発明に係る断層再構成装置によれば、同一の電磁波投影データから解析的再構成アルゴリズムに従って再構成された相互に周波数特性の異なる複数の断層像を、重み付け量設定手段によって断層像毎に設定される重み付け量に応じた割合で加算することにより最終的な断層像としての加算断層像を生成する構成を備えており、重み付け量設定手段により各断層像の重み付け量を調整するだけで、操作上もデータ処理上も何ら困難さを伴わずに、加算断層像の周波数特性を調整することができる。したがって、電磁波投影データから断層像を再構成する解析的再構成アルゴリズムの補正データ処理に用いる周波数特性調整用関数を速やかに適切化することができる。
【００７９】
さらに、請求項４の発明に係る断層撮影装置によれば、電磁波照射源と被検体および電磁波検出器のうち少なくとも二つについての同期走査機構による同期移動に伴って、被検体に対する照射角度が異なる電磁波のそれぞれについて断層像再構成用の電磁波投影データが収集されるとともに、請求項１から請求項３のいずれかに記載の断層再構成装置に収集された再構成用の電磁波投影データが送られて再構成が行われる構成を備えているので、電磁波投影データから断層像を再構成する解析的再構成アルゴリズムの補正データ処理に用いる周波数特性調整用関数を速やかに適切化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のＸ線断層撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例装置でのＸ線管とＸ線検出器の同期移動状況を示す模式図である。
【図３】実施例装置で用いられる再構成関数の周波数特性を示す図である。
【図４】重み付け量とパラメータの値との相関関係を示した図である。
【図５】実施例装置での再構成関数の適切化プロセスを示すフローチャートである。
【図６】変形例のＸ線断層撮影装置におけるＸ線管とＸ線検出器の同期移動状況を示す模式図である。
【図７】従来装置の断層再構成部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  …  Ｘ線管（電磁波照射源）
２  …  Ｘ線検出器（電磁波検出器）
３  …  同期走査機構
４  …  断層再構成部（断層再構成装置）
７  …  複数断層像再構成部（複数断層像再構成手段）
８  …  重み付け量設定部（重み付け量設定手段）
９  …  断層像加算部（断層像加算手段）
Ｍ  …  被検体
【図１】
2004313391.tif 000003
【図２】
2004313391.tif 000004
【図３】
2004313391.tif 000005
【図４】
2004313391.tif 000006
【図５】
2004313391.tif 000007
【図６】
2004313391.tif 000008
【図７】
2004313391.tif 000009