(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源と、被検体を透過した放射線ビームを検出する放射線検出器と、該被検体と該放射線ビームとに相対回転を与える回転手段と、該被検体と該放射線ビームとに前記回転の面に沿った相対平行移動を与える平行移動手段と、前記平行移動とステップ状の前記回転を交互に繰り返すＴＲスキャンのそれぞれの前記平行移動中に、多数の平行移動位置tで、前記放射線検出器の前記回転の面に沿った検出チャンネルｎごとに検出した被検体の透過データＩ（ｎ、ｔ）から被検体の断面像を得る再構成手段を有するコンピュータ断層撮影装置において、
前記回転の１つの位置で前記平行移動中に検出した透過データＩ（ｎ、ｔ）と前記回転の１８０度異なる位置で前記平行移動中に検出した透過データＩ（ｎ、ｔ）とから、前記検出チャンネルｎごとに、透過データ中の前記回転の軸の投影位置である回転中心ｔｃ（ｎ）を求める回転中心較正手段を有し、
前記回転中心較正手段は、前記回転の１つの位置で往路の前記平行移動中に検出した透過データＩ（ｎ、ｔ）と前記回転の１８０度異なる位置で往路の前記平行移動中に検出した透過データＩ（ｎ、ｔ）とから往路用の前記回転中心ｔｃ（ｎ）を求め、前記回転の１つの位置で復路の前記平行移動中に検出した透過データＩ（ｎ、ｔ）と前記回転の１８０度異なる位置で復路の前記平行移動中に検出した透過データＩ（ｎ、ｔ）とから、復路用の前記回転中心ｔｃ（ｎ）を求めることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置において、
前記回転中心較正手段は、さらに、前記往路用の回転中心ｔｃ（ｎ）及び前記復路用の回転中心ｔｃ（ｎ）を求める際に、それぞれ前記回転の１つの位置での透過データＩ（ｎ、ｔ）と前記回転の１８０度異なる位置での透過データＩ（ｎ、ｔ）とがt方向に互いに対称となる対称点をｎごとに求めて、前記回転中心ｔｃ（ｎ）とすることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンピュータ断層撮影装置において、
前記回転中心較正手段は、得られた回転中心ｔｃ（ｎ）に基づいて、前記ＴＲスキャン中の前記放射線源と前記回転の軸の最短の距離の較正を行う、又は、前記放射線源と前記放射線検出器の距離の較正を行うことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンピュータ断層撮影装置において、
前記回転中心ｔｃ（ｎ）を求めるための前記の複数の前記平行移動を較正用スキャンとしたとき、この較正用スキャンは断面像を撮影するために行う前記ＴＲスキャンに先立って行い、得られた回転中心ｔｃ（ｎ）を記憶しておき、前記ＴＲスキャンを行った際に前記回転中心ｔｃ（ｎ）を断面像の計算に用いることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンピュータ断層撮影装置において、
前記回転中心ｔｃ（ｎ）を求めるための前記の複数の前記平行移動を較正用スキャンとしたとき、この較正用スキャンは断面像を撮影するために行う前記ＴＲスキャンに前後して続けて行い、得られた回転中心ｔｃ（ｎ）を断面像の計算に用いることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコンピュータ断層撮影装置において、
前記放射線検出器は、２次元分解能であることを特徴とする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、トランスレートと回転を組み合わせるＴＲ方式を用いたコンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＲ方式のコンピュータ断層撮影装置（以下ＣＴ）はたとえば、岩井喜典編「ＣＴスキャナ」（非特許文献１）等でよく知られている。図１１は従来のＴＲ方式を示した模式図である。
【０００３】
Ｘ線管１０１からのファン角θ０のファン状のＸ線ビーム１０２をＮチャンネルのＸ線検出器１０３で検出する。θ０はＫを自然数として、θ０＝１８０°／Ｋに設定されている。
【０００４】
回転テーブル１０５上の被検体１０４をトランスレート（ｔ）させ、この間に一定ピッチで被検体１０４の透過データを収集すると、各チャンネルで平行ビームの透過データが得られる。
【０００５】
１トランスレート終了後、被検体１０４を回転中心Ｃに対しファン角θ０だけステップ回転させ、逆向きにトランスレートさせる。これを繰り返しＫ回のトランスレートが終了すると被検体基準のＸ線パス方位ψに対し１８０°分の平行透過データがθ０／Ｎの角度ピッチで得られる。これらのデータを用いて通常、フィルター補正逆投影で被検体の断面像が再構成される。
【０００６】
図１２は従来のＴＲ方式再構成を示した模式図である。
【０００７】
再構成の概略は、まず、対数変換した各平行透過データをＰ（ψ、ｔ）として、ｔ方向に高域強調フィルター掛けし、次に、Ｘ線ビーム１０２に沿って仮想格子点に逆投影することで、断面像が得られる。この時、透過データＰ（ψ、ｔ）上の回転中心投影位置ｔｃ（以下回転中心ｔｃと記載）が回転中心Ｃに合うように逆投影する必要がある。
【０００８】
ＴＲ方式で、回転中心ｔｃが狂っていると断面像が劣化するので、通常ピンファントム（ピン状基準体）をのせてスキャンしてｔｃ位置を較正（キャリブレーション）する。特開平５−４２１３１号公報（特許文献１）にはこの較正の一形態が記載されているが、ここでは、ｔｃを求めるかわりに、ｔｃが定められた位置にくるようＸ線焦点Ｆの位置を調整している。
【０００９】
特許文献１では、２本のピンを回転中心に対し所定の位置に正確に配置し、透過データから、投影位置xcenterを基準にＸ線管の位置ずれ量△ｘ、△yを求めて位置調整する。これによりセンターチャンネルの回転中心投影位置tcがxcenterになるように調整される。また、特許文献１では、変形例として、Ｘ線管を動かす代わりにxcenterの値を回転中心投影位置tcに変更している。
【特許文献１】特開平５−４２１３１号公報
【非特許文献１】「ＣＴスキャナ」岩井喜典編、コロナ社、１９７９，２，２０初版発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上述の構成においては、次のような課題がある。
【００１１】
従来の技術のＴＲ方式では、通常、ピンファントムをスキャンして回転中心ｔｃを較正する。この較正処理は非常に難しい作業である。
【００１２】
また、特許文献１のように、これを半自動化したものもあるが、以下の問題がある。
【００１３】
専用のピンファントムを回転軸に対し、精度よく設定しなければならない。
【００１４】
また、精度をあげるためには細くてＸ線吸収が大きいピンを用い、形状も正確に円柱状にする必要がある。
【００１５】
Ｘ線管を手動調整しなければならない。
【００１６】
さらに、センターチャンネルのみは、tcとしてxcenterの値を用いればよいが、他のチャンネルでは、Ｘ線管の配置や検出チャンネルの配置から幾何計算でチャンネルｎごとの回転中心ｔｃ（ｎ）を計算するので、各配置の残存誤差がｔｃ（ｎ）の誤差になり、再構成の精度が悪くなる。また、回転テーブル１０５およびＸ線検出器１０３をＸ線焦点Ｆに近づけたり遠ざけたりして幾何を自由に設定する場合はそのたびにtcが狂うので較正をやり直すことになり、このため連続的に幾何フリーなシステムはＴＲ方式では作られない。
【００１７】
本発明は、上述の事情によりなされたもので、その目的は、ＴＲ方式ＣＴの回転中心較正を容易に精度よく自動的に行うことことができるコンピュータ断層撮影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願発明の請求項１は、放射線源と、被検体を透過した放射線ビームを検出する放射線検出器と、該被検体と該放射線ビームとに相対回転を与える回転手段と、該被検体と該放射線ビームとに前記回転の面に沿った相対平行移動を与える平行移動手段と、前記平行移動とステップ状の前記回転を交互に繰り返すＴＲスキャンのそれぞれの前記平行移動中に、多数の平行移動位置tで、前記放射線検出器の前記回転の面に沿った検出チャンネルｎごとに検出した被検体の透過データＩ（ｎ、ｔ）から被検体の断面像を得る再構成手段を有するコンピュータ断層撮影装置において、前記回転の１つの位置で前記平行移動中に検出した透過データＩ（ｎ、ｔ）と前記回転の１８０度異なる位置で前記平行移動中に検出した透過データＩ（ｎ、ｔ）とから、前記検出チャンネルｎごとに、透過データ中の前記回転の軸の投影位置である回転中心ｔｃ（ｎ）を求める回転中心較正手段を有し、この回転中心較正手段は、前記回転の１つの位置で往路の前記平行移動中に検出した透過データＩ（ｎ、ｔ）と前記回転の１８０度異なる位置で往路の前記平行移動中に検出した透過データＩ（ｎ、ｔ）とから往路用の前記回転中心ｔｃ（ｎ）を求め、前記回転の１つの位置で復路の前記平行移動中に検出した透過データＩ（ｎ、ｔ）と前記回転の１８０度異なる位置で復路の前記平行移動中に検出した透過データＩ（ｎ、ｔ）とから、復路用の前記回転中心ｔｃ（ｎ）を求めることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置が提供される。
【００２０】
また、本発明の請求項２は、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置において、前記回転中心較正手段は、さらに、前記往路用の回転中心ｔｃ（ｎ）及び前記復路用の回転中心ｔｃ（ｎ）を求める際に、それぞれ前記回転の１つの位置での透過データＩ（ｎ、ｔ）と前記回転の１８０度異なる位置での透過データＩ（ｎ、ｔ）とがt方向に互いに対称となる対称点をｎごとに求めて、前記回転中心ｔｃ（ｎ）とすることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置が提供される。
【００２１】
したがって、ＴＲ方式ＣＴの回転中心較正を容易に行うことができる。専用のピンファントムを回転軸に対し精度よく設定する必要は無く、ピン状あるいは任意の被検体を用いて、回転中心較正手段により、０°と１８０°の各透過データＩ（ｎ、ｔ）の対称中心を求めてデータ上の回転中心ｔｃ（ｎ）が求められるので、自動的に回転中心較正ができる。さらに、回転中心を各チャンネルごとに較正しているので幾何配置（ＦＣＤやＦＤＤやチャンネル配置）に多少の誤差が在っても回転中心誤差が生じないので高品質な断面像が得られるコンピュータ断層撮影装置を提供できる。
【００２２】
また、本発明の請求項３は、請求項１または２に記載のコンピュータ断層撮影装置において、前記回転中心較正手段は、得られた回転中心ｔｃ（ｎ）に基づいて、前記ＴＲスキャン中の前記放射線源と前記回転の軸の最短の距離の較正を行う、又は、前記放射線源と前記放射線検出器の距離の較正を行うことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置が提供される。
【００２３】
したがって、前記回転中心較正手段は、得られた回転中心ｔｃ（ｎ）より、前記ＴＲスキャン中の前記放射線源と前記回転の軸の最短の距離ＦＣＤを較正する、又は、前記放射線源と前記放射線検出器の距離ＦＤＤを較正することを要旨とする。この構成で、t方向データピッチが△ｘのとき、ｔｃ（ｎ）・△ｘ（ｍｍ）をチャンネル配置ｘｄ（ｎ）（ｍｍ）に対してプロットしたときの傾きよりＦＣＤ／ＦＤＤを求め、この値よりＦＣＤあるいはＦＤＤを較正することができ、このＦＣＤ、ＦＤＤを再構成に用いる、あるいは、幾何調整に用いることでＦＣＤ、ＦＤＤ誤差が補正され、高品質な断面像が得られる。
【００２４】
また、本発明の請求項４は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンピュータ断層撮影装置において、前記回転中心ｔｃ（ｎ）を求めるための前記の複数の前記平行移動を較正用スキャンとしたとき、この較正用スキャンは断面像を撮影するために行う前記ＴＲスキャンに先立って行い、得られた回転中心ｔｃ（ｎ）を記憶しておき、前記ＴＲスキャンを行った際に前記回転中心ｔｃ（ｎ）を断面像の計算に用いることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置が提供される。
【００２５】
したがって、前記回転中心ｔｃ（ｎ）を求めるための前記の複数の前記平行移動を較正用スキャンとしたとき、この較正用スキャンは断面像を撮影するために行う前記ＴＲスキャンに先立って行い、得られたｔｃ（ｎ）を記憶しておき、前記ＴＲスキャンを行った際にこのｔｃ（ｎ）を断面像の計算に用いることを要旨とする。この構成で、較正用スキャンは一度行っておけば、撮影のためのスキャンのみで正確な再構成ができる。
【００２６】
また、本発明の請求項５は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンピュータ断層撮影装置において、前記回転中心ｔｃ（ｎ）を求めるための前記の複数の前記平行移動を較正用スキャンとしたとき、この較正用スキャンは断面像を撮影するために行う前記ＴＲスキャンに前後して続けて行い、得られた回転中心ｔｃ（ｎ）を断面像の計算に用いることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置が提供される。
【００２７】
したがって、前記回転中心ｔｃ（ｎ）を求めるための前記の複数の前記平行移動を較正用スキャンとしたとき、この較正用スキャンは断面像を撮影するために行う前記ＴＲスキャンに前後して続けて行い、得られたｔｃ（ｎ）を断面像の計算に用いることを要旨とする。この構成で、幾何（ＦＣＤやＦＤＤ）が連続的に可変な場合でも、撮影用被検体自身を用いて、撮影用スキャンといっしょに較正用スキャンを行うことで、容易に回転中心較正ができる。
【００２８】
また、本発明の請求項６は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコンピュータ断層撮影装置において、前記放射線検出器は、２次元分解能であることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置が提供されるが提供される。
【００２９】
したがって、１回のスキャンで複数の断面像を得ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明を用いることにより、ＴＲ方式ＣＴの回転中心較正を自動的に行えるコンピュータ断層撮影装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下図面を参照して、本発明実施形態を説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１、図２を参照して説明する。
【００３３】
図１は本発明の第１実施形態に係るコンピュータ断層撮影装置の構成を示した模式図（上面図）であり、図２は本発明の第１実施形態に係るコンピュータ断層撮影装置の構成を示した模式図（側面図）である。
【００３４】
コンピュータ断層撮影装置のＸ線管（放射線源）１およびＸ線検出器（放射線検出器）３は対向して配置され、スリット７によりファン状に絞られたＸ線ビーム２が１次元分解能のＸ線検出器３により測定される。
【００３５】
Ｘ線検出器３は検出素子をＸ線ビーム２に沿って並べたものであり、チャンネルｎで１次元の透過データＩ（ｎ）を得る。被検体４は回転テーブル５上に載置され、回転テーブル５は機構部６によりＸ線ビーム２に沿って回転されるとともに、回転軸Ｃと一緒にＸ線ビーム２に沿ってＸ線ビーム２を横切るようにt移動（t:translate）（平行移動）される。
【００３６】
機構部６は、さらに、回転テーブル５を昇降させることができ、被検体の撮影部位をＸ線ビーム２の面（撮影面９）に合せることができる。
【００３７】
またスキャン領域Ｂは、回転軸Ｃを中心とする円で、直径は予め何段階か定めておき、スキャンする際に選択する。構成要素として、他に、Ｘ線検出器３からの透過データを処理するデータ処理部１５、処理結果等を表示する表示部１６、データ処理部１５からの指令で機構部６を制御する機構制御部１７、Ｘ線管１を制御するＸ線制御部（図示せず）等がある。
【００３８】
機構制御部１７は、機構部６の動作位置の信号（エンコーダパルス等）を受けて機構部６を制御してスキャン等を行わせる他、透過データの収集指令パルス等をデータ処理部１５に送る。Ｘ線制御部（図示せず）はＸ線管１の管電流、管電圧を制御するとともに、データ処理部１５からの指令で、Ｘ線放射の開始、停止等を行う。
【００３９】
データ処理部１５と表示部１６は通常のコンピュータで、ソフトウエアの機能ブロックとして、透過データ上の回転中心を求める回転中心較正部１５aや、断面像を再構成する再構成部１５b等を備えている。
【００４０】
次に、第１実施形態のパラメータ設定について説明する。
【００４１】
最初に、使用に先立ち、パラメータ設定を行う。図３は、パラメータ設定を示した模式図である。
【００４２】
まず、焦点Ｆと回転軸Ｃの軌跡２０との距離（スキャン中のＦとＣの最短距離）（ＦＣＤ）、焦点ＦとＸ線検出器３との距離（ＦＤＤ）、およびファン角θ０を設定してデータ処理部１５に記憶させる。設定したＦＣＤ公称値、ＦＤＤ公称値にあわせるように機械的に、各構成の配置を設定する。（このとき若干の誤差があっても、本実施形態では回転中心の誤差にはならない。）
ＦＣＤ、ＦＤＤが設定されると次に、t移動のデータ収集開始点を設定する。t移動の読み値をx（ｍｍ）、データ収集ピッチを△ｘ、収集点Ｎｏをtとし、収集開始点ｘｓｔからt＝０ないしＴ-１のデータ（Ｔ個）を収集するものとする。
【００４３】
まず、スキャン領域Ｂの直径を何段階か定める。各Ｂそれぞれで、ｘｓｔ、△ｘ、Ｔを求めデータ処理部１５に記憶させる。ただし、ｘｓｔはt移動の往路用と復路用の２つを記憶させる。
【００４４】
図３に示すように、回転軸Ｃが基準位置（概略位置は既知だが厳密位置は未知）からｘｓｔまで移動したときに第１のデータ収集（t＝０）を行い、さらに△ｘ移動すると第２の収集（t＝１）を行い、△ｘごとに繰り返し、全部でＴ個の収集を行う。ここで△ｘは１チャンネルが検出するＸ線ビームの幅を基準に決め（通常ビーム幅の１／２程度）、ｘｓｔとＴはスキャン領域ＢがＸ線ビーム２を完全に横切るようにきめる。
【００４５】
また、スキャン領域Ｂを指定したとき、幾何計算により、ｘｓｔ、△ｘ、Ｔの一部あるいは全部をデータ処理部１５が自動計算するようにしてもよい。
【００４６】
次に、回転中心較正について説明する。
【００４７】
使用に先立ち、回転中心較正を行う。回転中心較正では、t移動中に得られる透過データ上の回転軸投影位置ｔｃ（回転中心ｔｃ）を求める。操作者はピン状の被検体を回転テーブルの回転軸の付近に載置する。
【００４８】
次に、スキャン領域Ｂを選択入力し、データ処理部１５に回転中心較正を開始させると、データ処理部１５は回転中心較正用のスキャンを制御する。これは通常のスキャンと異なり、まず、回転角０°でt移動を１往復行い、次に、回転角１８０°でt移動を１往復行うが、各t移動でのデータ収集は撮影用スキャンと同じである。
【００４９】
t移動中に、予め決められた検出開始点ｘｓｔから所定ピッチΔxで予め決められた点数Ｔだけ、検出器３の出力である被検体４の透過データＩ（ｎ、ｔ）を収集する。
【００５０】
次に、回転中心較正部１５aはＩ（ｎ、ｔ）から回転中心ｔｃ（ｎ）を求める。
【００５１】
図４は、得られた往路、ｎチャンネルのピンのプロファイルを示した模式図である。横軸にt、縦軸の透過データＰ（ｎ、ｔ）はＸ線強度に比例した検出器出力そのままの透過データＩ（ｎ、ｔ）に対数変換、
Ｐ（ｎ、ｔ）＝ＬＯＧ（Ｉ０（ｎ）／Ｉ（ｎ、ｔ））………（１）
を施したものである。ここでＩ０（ｎ）は被検体の無いときの透過データである。Ｐ（ｎ、ｔ）はピン以外でほぼ０で、ピン位置で＋の値となる。ここで、原理的に、０°と１８０°のプロファイルは、互いに回転中心に対し対称である。そこで、データ処理部１５は、往路に対し、０°と１８０°それぞれで、ピンのプロファイルの中心であるピン投影位置ｔを求め、平均して、ｔｃ（ｎ）を求める。復路でも、同様にｔｃ（ｎ）を求める。
【００５２】
このｔｃ（ｎ）は各ｎでの回転軸投影位置ｔｃ（回転中心ｔｃ）である。ｔｃ（ｎ）は、往路用と復路用が記憶される。
【００５３】
以上の回転中心較正は、各スキャン領域Ｂごとに、また、スキャンスピードやＸ線の焦点サイズなどのスキャン条件ごとに行われる。仮に、ＦＣＤやＦＤＤがステップ的に可変であるＣＴ方式の場合は、各ＦＣＤとＦＤＤの組み合わせに対し回転中心較正が行なわれる。
【００５４】
次に、スキャン処理について説明する。
【００５５】
使用時において、まず、操作者は被検体４を回転テーブル５に載置し、被検体４の撮影部位を撮影面９に合せる。さらに、スキャン領域Ｂを予め定めた領域の中から選択する。
【００５６】
スキャンを開始させると、データ処理部１５はＴＲスキャンを制御する。スキャンはよく知られているＴＲスキャンと同様に、片道t移動と回転軸Ｃに対するファン角θ０のステップ回転とを繰り返して、ここですべてのt移動は選択したスキャン領域Ｂの直径をＸ線ビーム２が完全に横切るように行われ、Ｋ回のt移動でスキャンが終了する。
【００５７】
データ処理部１５は、すべてのt移動中に、予め決められた検出開始点ｘｓｔから所定ピッチΔxで予め決められた点数Ｔだけ、検出器３の出力である被検体４の透過データＩ（ｎ、ｔ）を収集する。
【００５８】
具体的には、データ処理部１５はスキャン前に機構制御部１７に対し検出開始点ｘｓｔ、データ収集ピッチ△ｘ、データ点数Ｔを出力しておく。スキャン時には、機構制御部１７はt移動の位置を検出してｘｓｔから△ｘごとに収集指令パルスをＸ線検出器３とデータ処理部１５に送り、パルスごとに検出と収集が行われる。
【００５９】
次に、再構成処理について説明する。
【００６０】
各t移動中に得られた透過データＩ（ｎ、ｔ）を用いて従来のＴＲ方式と同様に断面像を再構成する。このとき、スキャン条件ごとに較正で得られた回転中心ｔｃ（ｎ）が用いられる。
【００６１】
以上より、ＴＲ方式ＣＴの回転中心較正を自動的に容易に精度よく行うことができる。また、専用のピンファントムを回転軸に対し精度よく設定する必要は無く、ピン状である任意の被検体を用いて、回転中心較正部１５aにより、０°と１８０°の２往復のt移動のみで、０°と１８０°の各透過データＩ（ｎ、ｔ）の対称中心を求めてデータ上の回転中心ｔc（ｎ）が求められるので、自動的に回転中心に較正ができる。往路、復路ともに較正される。
【００６２】
さらに、回転中心を各チャンネルｎごとに較正しているので幾何配置（ＦＣＤやＦＤＤやチャンネル配置）に多少の誤差が合っても回転中心に誤差が生じないので高品質な断面像が得られる。通常のＴＲ方式ＣＴではＦＣＤ、ＦＤＤやチャンネル配置ｘｄ（ｎ）に誤差があると、これらを用いてｎ毎にｔｃ（ｎ）を計算するので、ｔｃ（ｎ）がずれ、これにより画像が劣化していたが、本実施形態では、ＦＣＤ、ＦＤＤやチャンネル配置に残る誤差がｔｃ（ｎ）に波及しない。ＦＣＤ、ＦＤＤやチャンネル配置を使わずに、ｎごとに透過データから直接ｔｃ（ｎ）を求めているからである。また、回転中心ｔｃ（ｎ）の誤差は敏感に断面像を劣化させるが、ＦＣＤやＦＤＤ単独の誤差は（ｔｃ（ｎ）に波及しないかぎり）断面像に影響し難く、通常、機械的なＦＣＤ、ＦＤＤの位置合せのみで問題は生じない。
【００６３】
（第１の実施形態の変形例）
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。
【００６４】
上述した第１の実施形態の回転中心較正おいて、ピン状被検体のかわりにどのような形状の被検体を用いてもよいようにできる。
【００６５】
図５は、一般的な被検体の場合に得られる往路、ｎチャンネルのプロファイルを示した模式図である。プロファイルには広がりがあり、正確にプロファイルの中心を求めることができないので、この場合には別の方法で回転中心を求める。すなわち、ここでは、０°と１８０°のプロファイルの対称中心を回転中心として、相関法を用いて求める。
【００６６】
図６は、０°、１８０°のプロファイルが回転中心ｔｃに対して互いに対称となることを示す模式図である。ｔｃから等距離の点はそれぞれ０°、１８０°の被検体４に対し同一のパスになる。これにより、プロファイルは互いに対称となる。
【００６７】
図７は、１つのｎについてのｔｃ（ｎ）求出フローチャートである。
【００６８】
まず、ステップＳ１では、０°と１８０°のＰ（ｎ、ｔ）それぞれにt方向の低周波数除去フィルタ（ローカットフィルタ）をかける。
【００６９】
次に、ステップＳ２では、仮想対称中心ｔｃ（ｎ）を設定する。ステップＳ３では、Ｐの対称性偏差を計算する。偏差は例えば、
対称性偏差＝Σt{｜０°のＰ（ｎ、ｔ）−１８０°のＰ（ｎ、ｔｒ）｜}／加算点数…（２）
で計算する。これは、図５に示すようにtと対称点ｔｒ（＝２・ｔｃ（ｎ）−t）でのＰの差の絶対値をtを変えながら加算し、加算点数で割って平均を取る計算である。一般にｔｒはデータ点に一致しないので補間計算が必要である。なお、偏差はこれには限られず、標準偏差などでもよい。ここで得られた偏差値はｔｃ（ｎ）とともに記憶する。
【００７０】
次に、ステップＳ４では、ｔｃ（ｎ）を変えて繰り返す。すなわち１次元探索である。
【００７１】
ステップＳ５では、得られた偏差値とｔｃ（ｎ）の組から、偏差値が最小のｔｃ（ｎ）を採用する。
【００７２】
なお、上述した処理フローでは、ステップＳ１のローカットフィルタ掛けは単に精度をあげるための処理で、必須ではない。また、ステップＳ２、ステップＳ４で表されるｔｃ（ｎ）の１次元探索では、探索法の詳細は述べていないが、最も単純な方法は一定ピッチで変化させ計算する方法である。そして、最初は大きなピッチで概略最小位置を求め、次に、その点の周りを細かいピッチで探索し、徐々にピッチを細かくすると計算時間が短縮できる。また、目的値が小さくなる方向を自動的に決めて探索していくような方法もある。
【００７３】
次に、上述した処理のフローで、ｎの値を替えて計算すると、各ｎでｔｃ（ｎ）が求まる。復路でも、同様にｔｃ（ｎ）を求めて、これによりｔｃ（ｎ）が全て求められる。
【００７４】
以上より、ピン状被検体でなく、どのような形状の被検体を用いても、統計精度が上がり、正確に回転中心較正ができる。また、較正用被検体は撮影用被検体自身でもよい。
【００７５】
また、第１の実施形態の別の変形例（変形例１）としては、第１の実施形態において、撮影用のスキャン直前に回転中心較正用のスキャンを行ってもよい。また、撮影用のスキャン直後に行ってもよい。
【００７６】
この変形例によれば、得られたばかりの回転中心ｔｃ（ｎ）を用いて再構成すればよく、スキャン条件ごとに較正値を記憶しておく必要がない。また、較正用被検体は撮影用被検体自身でもよい。なお、回転中心較正用のスキャンは、スキャン条件を変えた時のみ行うようにして、ｔｃ（ｎ）を記憶して２回目以降の撮影用のスキャンに用いるようにしてもよい。
【００７７】
また、第１の実施形態の変形例２としては、第１の実施形態において、較正用被検体として撮影用被検体自身を用い、回転中心較正用のスキャンを撮影用のスキャンに組み込むことができる。スキャン条件を変えた時、この較正組み込みスキャンを行い、ｔｃ（ｎ）を記憶して、同じ条件で２回目以降は通常の撮影用スキャンを行うようにできる。
【００７８】
図１０は較正組み込みスキャンの実施形態の一例を示した模式図である。
【００７９】
kはt移動Ｎｏ、φは回転角である。k＝１〜６が撮影のためのＴＲスキャン、k＝０、１、７、８が回転中心較正用スキャンである。
【００８０】
また、第１の実施形態の変形例３としては、第１の実施形態において、直前／直後較正（変形例１）あるいは較正組み込みスキャン（変形例２）によりＦＣＤ、ＦＤＤ連続可変のＣＴも自動較正が可能になる。このとき、撮影用被検体自身で較正すると、ピンと載せ替えなしで済むことになる。
【００８１】
また、第１の実施形態の変形例４としては、第１の実施形態において、回転中心較正用スキャンで得たｔｃ（ｎ）を用いてＦＣＤあるいはＦＤＤの較正が可能である。
【００８２】
図８はｘｄとｔｃ・△ｘとの関係を示す模式図である。
【００８３】
検出ライン２１上での、第ｎチャンネルのt方向実長位置（チャンネル配置）を、センタチャンネルｎcを基準にｘｄ（ｎ）（ｍｍ）で表す。ｘｄ（ｎ）は、一定間隔とは限られず、検出器の設計値あるいは実測値として既知である。他方回転中心ｔｃ（ｎ）のt方向実長位置は、ｔｃ（ｎ）・△ｘ（ｍｍ）で表される。ｔｃ（ｎ）・△ｘとｘｄ（ｎ）は、図からあきらかなように、式、
ｔｃ（ｎ）・△ｘ＝ｔｃｃ＋ＦＣＤ／ＦＤＤ・ｘｄ（ｎ）………（３）
の関係がある。ここで、ｔｃｃはｔｃ（ｎｃ）・△ｘのことである。この式を利用して、以下（ＦＣＤ／ＦＤＤ）の較正値を求める。
【００８４】
図９は、ｘｄとｔｃ・△ｘの（往路の）測定点を示す模式図である。
【００８５】
回転中心較正で得たｔｃ（ｎ）とｘｄ（ｎ）を測定点として黒点で示す。ここで、測定点は、式（３）で示すように傾きＦＣＤ／ＦＤＤの直線上に並ぶはずだが、実際は測定誤差（とｘｄ（ｎ）誤差）でばらついている。測定点の任意の２点から傾きＦＣＤ／ＦＤＤの較正値が計算できるが、統計精度をあげるため全測定点を用いて傾きを求める。フィッティング直線２２を式、
ｔｅ・△ｘ＝ａ＋ｂ・ｘｄ……（４）
で表し、よく知られている最小二乗誤差のフィティングを用いると、ａ、ｂを求めることができる。ａ、ｂは往路と復路それぞれで求められる。ｂは往路、復路で同じになる値なので平均する。フィッティングにより統計精度が上がり、ａ、ｂはそれぞれ式（３）のｔｃｃ、ＦＣＤ／ＦＤＤの真値にきわめて近いものとなる。すなわち、
（ＦＣＤ／ＦＤＤ）の較正値＝ｂ………（５）
とする。この較正値ｂを用いて、ＦＣＤあるいはＦＤＤの較正値を求める。この方法には色々な方法があるが、第１の方法はＦＣＤのみ変更するものである。ここでは、
ＦＣＤ較正値＝ＦＤＤ公称値・ｂ………（６）
ＦＤＤ較正値＝ＦＤＤ公称値………（７）
とする。第２の方法は、ＦＤＤのみ変更するもので、ここでは、
ＦＣＤ較正値＝ＦＣＤ公称値………（８）
ＦＤＤ較正値＝ＦＣＤ公称値／ｂ………（９）
とする。第３の方法は、誤差を均等比率で振り分ける方法で、ここでは、
【００８６】
【数１】
0004733484.tif 000002
【００８７】
ＦＣＤ較正値＝ＦＣＤ公称値・γ………（１１）
ＦＤＤ較正値＝ＦＤＤ公称値／γ………（１２）
とする。第４の方法は、ＦＤＤ-ＦＣＤを公称値から変えないようにＦＣＤとＦＤＤを変える方法で、この場合は、
ＦＣＤ較正値＝（ＦＤＤ公称値−ＦＣＤ公称値）・ｂ／（１−ｂ）………（１３）
ＦＤＤ較正値＝（ＦＤＤ公称値−ＦＣＤ公称値）／（１−ｂ）………（１４）
とする。この方法は、ＦＣＤ、ＦＤＤともにＸ線管の外形に対し焦点Ｆの位置が見えないので機械的に精度を出しにくいのに対し、ＦＤＤ-ＦＣＤの値は精度を出しやすい事情を考慮したものである。
【００８８】
以上のように較正されたＦＣＤ、ＦＤＤを用いて再構成を行う。あるいは、較正されたＦＣＤ、ＦＤＤ値と公称値との差を補正するようにＸ線管１、回転テーブル５、Ｘ線検出管３の配置を機械的に調整する。（調整した場合は、回転中心較正を再度行う。）このようにすることで、ＦＣＤ、ＦＤＤ誤差による断面像劣化を減らすことができる。（なお、前述しているように、ＦＣＤ、ＦＤＤ誤差は断面像劣化に影響しにくいものであるので、これにより影響はほぼなくなるといえる。）
また、第１の実施形態の変形例５としては、第１の実施形態において、測定ｔｃ（ｎ）の代わりに、フィティングして得たｔｅを回転中心較正値としてもよい。すなわち、フィッティングで得たａ、ｂを用いて、
ｔｅ（ｎ）＝（ａ＋ｂ・ｘｄ（ｎ））／△ｘ………（１５）
でｔｅ（ｎ）を計算し、ｔｃ（ｎ）の代わりに用いる。ｔｅ（ｎ）を記憶して、再構成時に使用すればよいが、かわりにａ、ｂを記憶しておき、式（１５）で計算するようにしてもよい。なお、チャンネル配置ｘｄ（ｎ）の精度が悪い場合は、そのままｔｃ（ｎ）を用いたほうがよい。ｔｃ（ｎ）は、ｘｄ（ｎ）の誤差が取り除かれているからである。
【００８９】
以上より、チャンネル配置ｘｄ（ｎ）の精度がよい場合には、測定誤差が緩和され、統計的に精度の上がった回転中心較正が可能である。
【００９０】
また、第１の実施形態において、往路、復路それぞれで回転中心較正を行うが、往路のみでＴＲスキャンを行う場合は、往路のみの回転中心較正でよい。また、機構部の精度が高く、往路と復路のデータ収集位置を所定の関係に精度よく合せることができる場合には、往路の較正で得たｔｃ（ｎ）を復路に用いることができ、往路のみの回転中心較正でよい。
【００９１】
また、第１の実施形態において、スキャンは被検体４をt移動および回転させて行うが、これには限られない。すなわち、動きは相対的に等価であればよく、例えば、Ｘ線管１とＸ線検出器３を一体でt移動および回転させてもよい。また、t移動と回転で、動かす側が異なってもよい。
【００９２】
また、第１の実施形態の変形例６としては、第１の実施形態において、１次元分解能のＸ線検出器３を用いたが、２次元分解能のＸ線検出器を用いることもできる。Ｘ線検出器は、Ｘ線ビーム２に沿ったチャンネル列を、これと直交する方向に複数列並べた２次元のＸ線検出器を用いる。さらに、これに合わせ、Ｘ線ビーム２の列方向広がりを大きくする。列Ｎｏをｍ、チャンネルをｎ、サンプル点をｔとして、Ｉ（n、m、t）の透過データが得られる。この場合、＜パラメータ設定＞、＜回転中心較正＞、＜スキャン＞は第１実施形態と同様に行う。ここで、回転中心較正は撮影面９上のチャンネル列のみで行って各チャンネル列で同じ回転中心ｔｃ（ｎ）を用いてもよいが、各チャンネル列それぞれで回転中心ｔｃ（ｎ）を求めるようにしてもよい。＜再構成＞は各列ｍでそれぞれ、第１実施形態と同様の再構成を行い、１回のスキャンで複数の断面像を得る。また、列数が多い場合は、コーンビーム用の再構成法（L.A.Feldkamp, L.C.Davis and J.W.Kress, Practical cone-beam algorithm, J.Opt.Soc.Am.A/Vol.1, No.６/June1984）を用いると断面像の品質を上げることができる。
【００９３】
また、第１の実施形態において、再構成方法は、フィルター補正逆投影を用いているが、再構成方法はこれに限定されることなく、他の再構成方法を用いても良い。例えば、逐次近似法やフーリエ変換法（非特許文献１参照）等である。なお、どの再構成方法を用いた場合でも回転中心が正しいことが必要であり、本発明の回転中心較正が有効である。
【００９４】
また、第１の実施形態において、放射線としてＸ線を用いたが、本発明のＴＲ方式ＣＴにおける回転中心較正はこれに限られることはなく、他の透過性放射線でも成立することは明らかである。
【００９５】
さらに、第１の実施形態はＸ線検出器の種類にかかわらず成立することは明らかである。
【００９６】
また、本発明によるＣＴはその用途にかかわりなく、ＴＲ方式のＣＴの回転中心求出を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る構成を示した模式図（上面図）。
【図２】本発明の第１実施形態に係る構成を示した模式図（側面図）。
【図３】本発明の第１実施形態に係るパラメータ設定を示した模式図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る得られた往路、ｎチャンネルのピンのプロファイルを示した模式図。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例に係る一般的な被検体の場合に得られる往路、ｎチャンネルのプロファイルを示した模式図。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例に係る０°、１８０°のプロファイルが回転中心ｔｃに対して互いに対称となることを示す模式図。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例に係る１つのｎについてのｔｃ（ｎ）求出を示すフローチャート。
【図８】本発明の第１実施形態の変形例に係るｘｄとｔｃ・△ｘとの関係を示す模式図。
【図９】本発明の第１実施形態の変形例に係るｘｄとｔｃ・△ｘの（往路の）測定点を示す模式図。
【図１０】本発明の第１実施形態の変形例に係る較正組み込みスキャンの実施形態の一例を示した模式図。
【図１１】従来のＴＲ方式を示した模式図である。
【図１２】従来のＴＲ方式再構成を示した模式図。
【符号の説明】
【００９８】
１…Ｘ線管、２…Ｘ線ビーム、３…Ｘ線検出器、４…被検体、５…回転テーブル、６…機構部、７…スリット、９…撮影面、１５…データ処理部、１５a…回転中心較正部、１５b…再構成部、１６…表示部、１７…機構制御部、２０…軌跡、２１…検出ライン、２２…フィッティング直線、１０１…Ｘ線管、１０２…Ｘ線ビーム、１０３…Ｘ線検出器、１０４…被検体、１０５…回転テーブル。
【図１】
0004733484.tif 000003
【図２】
0004733484.tif 000004
【図３】
0004733484.tif 000005
【図４】
0004733484.tif 000006
【図５】
0004733484.tif 000007
【図６】
0004733484.tif 000008
【図７】
0004733484.tif 000009
【図８】
0004733484.tif 000010
【図９】
0004733484.tif 000011
【図１０】
0004733484.tif 000012
【図１１】
0004733484.tif 000013
【図１２】
0004733484.tif 000014