(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生装置と相対してＸ線を検出する多列Ｘ線検出器とを、その間にある回転中心の回りに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集手段と、
そのＸ線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段と、
画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と
を備えたＸ線ＣＴ装置において、
前記画像再構成手段は、
撮影視野に基づく画像再構成領域の中心とは異なる位置に配置される、投影データが通った画素に正しく逆投影処理が行われる画素（以下、逆投影処理の中心画素と言う）と前記逆投影処理の中心画素を通るＸ線ビームによる投影データが得られる前記多列Ｘ線検出器の列とを定め、当該列から得られた投影データに基づく２次元逆投影処理により、前記逆投影処理の中心画素が含まれる前記撮影視野に基づく画像再構成領域より小さい部分画像再構成領域の画像再構成を行うものである
Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記部分画像再構成領域は、撮影視野に基づく画像再構成領域を複数に分割して得られる複数の部分画像再構成領域である
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記複数の部分画像再構成領域は、その境界がオーバーラップするように再構成されるものであり、
前記画像再構成手段は、当該オーバーラップする領域について、加重加算処理を行うものである
請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記画像再構成手段は、さらに、撮影視野に基づく画像再構成領域の中心を逆投影処理の中心画素とした部分画像再構成領域の画像再構成を行うものである
請求項１から請求項３の何れか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記部分画像再構成領域は、拡大画像を生成する領域である
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記逆投影処理の中心画素は、前記部分画像再構成領域の中心またはほぼ中心に位置する
請求項１から請求項５の何れか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ＴｏｍｏＧｒａｐｈｙ）装置に関し、断層像の画質改善、部分拡大断層像の画質改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器を用いたＸ線ＣＴ装置（例えば特許文献１）において、２次元画像再構成の逆投影処理の中心が１つの場合は、図６（a）に示すように、画質の良い領域と画質の良くない領域とが存在していた。なお、２次元画像再構成の逆投影処理の中心とは図６（b）のように、多列Ｘ線検出器の２次元画像再構成において、各列のＸ線ビームの投影データまたは各列のＸ線ビームの投影データを加重加算して得られた投影データを２次元逆投影する際に、ｚ方向に正しい投影データが逆投影される１点である。また別の言い方をすると、逆投影処理の中心の１点にのみ正しい投影データがｘｙ平面上もｚ方向にも焦点を結ぶように逆投影される。
逆投影処理の中心である断層像撮影視野の中心、およびその近傍領域においては、アーチファクトも少なく、スライス厚も薄く、画質が良かった。しかし、逆投影処理の中心から離れて断層像撮影視野の周辺に行くにつれ、図１４のように、投影データが断層像の各画素とｚ方向に離れた点に逆投影されて逆投影の矛盾が大きくなり、アーチファクトも増加し、スライス厚も厚くなり、画質が劣化するという問題点があった。
【特許文献１】特開２００３−１５９２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
３次元画像再構成（コーンビーム再構成とも呼ばれる）を用いていない２次元画像再構成のＸ線ＣＴ装置において、断層像の周辺部分に行くとアーチファクトも大きくなり、スライス厚も厚くなり、断層像として画質が悪くなるのは、２次元画像再構成の逆投影処理の中心から離れるためである。また、一般的に多列Ｘ線検出器のＸ線ＣＴ装置において、２次元画像再構成を行う場合は、全撮影領域の中心にしか逆投影処理の中心を配置しないためである。画像再構成平面の全撮影視野の中心のみを逆投影処理の中心とせずに、中心以外に断層像の全撮影視野の周辺部にも他の逆投影処理の中心を配置することにより、その周辺の部分再構成領域の画質が改善され、断層像の周辺部分の画質を改善することができる。
このようにして、多列Ｘ線検出器を用いたＸ線ＣＴ装置において、逆投影処理の中心の位置を最適な位置に置くことにより画質の均一性を制御できる。このため、画像再構成処理装置の性能が許す限り、逆投影処理中心を増やすこともできる。
また、多列Ｘ線検出器を用いたＸ線ＣＴ装置の走査ガントリが傾斜した場合のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいて、画質の均一性のｚ方向の一貫性が保てるように逆投影処理の中心を配置することもできる。
また、断層像の一部の視野を拡大して画像再構成を行う“部分拡大画像再構成”では、全撮影領域の中心に逆投影処理の中心があると、図７のように、部分拡大画像再構成の拡大撮影視野が全撮影視野の中心部になく、周辺部にある場合は、部分拡大画像再構成された断層像において全撮影視野の中心に近い近傍部分と遠い周辺部分で画質の不均一性が著しい。しかし、逆投影処理の中心を部分拡大撮影視野の中心、もしくはその中心の近傍に再配置することで、図８のようにＸ線ビームが正しく部分拡大撮影視野の中心にある逆投影処理の中心を通るように逆投影処理されて、部分拡大された視野の全体的に画質を改善できる。
また、この場合に逆投影処理の中心を部分拡大撮影視野の中心のみならず周辺部分にも配置することで、図９のようにＸ線ビームが各々の逆投影処理の中心を通るように逆投影処理されて画像再構成されるので、更に全体的な画質を改善できる。
また、逆投影処理の周辺に存在する図１１のような複数の部分再構成領域同士の境界において、境界線が見えて画質が不連続になるという問題も考えられるが、境界部では特別な処理を行うことで画質を連続的に変化させて行くことができる。
また、Ｘ線データ収集系によりｚ方向に異なる位置でデータ収集された複数のＸ線ビームの投影データを１つの部分再構成領域に逆投影処理させて画像ノイズのＳ／Ｎの改善も行うこともできる。
また、多列Ｘ線検出器の投影データを列方向（ｚ方向）に加重加算、またはｚ方向にｚフィルタを重畳させることでＸ線ビームのｚ方向のビーム厚さを制御でき、逆投影処理によりｚ方向のスライス厚を制御することもできる。
そこで本発明の目的は、多列Ｘ線検出器またはフラットパネルのＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器を用いたＸ線ＣＴにおいて、断層像の画質の均一性を改善する。
また、本発明の別の目的において、傾斜したガントリ、データ収集系から得られる傾斜した断層像のｚ軸方向の画質の均一性を改善する。
また、本発明の別の目的において、部分拡大画像再構成断層像の全体の画質の改善、また画質の均一性を改善する。
また、本発明の別の目的において、全撮影視野の断層像の画質の連続性を保つ。
また、本発明の別の目的において、ｚ方向に異なる位置でデータ収集を行うコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンの断層像における画像ノイズのＳ／Ｎ改善を行う。
また、本発明の別の目的において、ｚ方向のスライス厚の制御も行う。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、逆投影処理中心の位置と数を制御することにより断層像の画質の均一性、改善を制御できる。
第１の観点では、本発明は、Ｘ線発生装置と相対してＸ線を検出する多列Ｘ線検出器とを、その間にある回転中心の回りに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集手段、そのＸ線データ収集手段から収集された投影データを２次元逆投影で画像再構成する画像再構成手段、画像再構成された断層像を表示する画像表示手段を備えたＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、投影データを２次元逆投影する際に、投影データが通った画素に正しく逆投影処理を行われる画素（以下、逆投影処理の中心画素と言う）が、再構成領域内に複数存在し、撮影視野領域が、複数ある逆投影処理の中心画素の近傍に位置する部分再構成領域に複数に分けられて存在し、その部分再構成領域ごとに２次元逆投影処理を行うＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、逆投影処理の中心画素を再構成領域内に複数配置させれば、逆投影処理の中心画素の近傍ではアーチファクトの観点でもスライス厚の観点でも画質が良い。このため、逆投影処理の中心画素が再構成領域内に複数均等に配置されればされるほど、再構成領域の画質はアーチファクトの観点でもスライス厚の観点でも良くなる。なお、投影データが通った画素に正しく逆投影処理を行われる画素とは、図６（ｂ）に示すように、所定の画素を通るＸ線ビームのデータが選択されて逆投影処理に使用される際における、前記所定の画素である。また、複数ある逆投影処理の中心画素の近傍に位置する部分再構成領域は、逆投影処理の中心画素と部分再構成領域の各画素との平均距離が全体撮影視野の中心と部分再構成領域の各画素との距離よりも平均的に短かくなるように設定されるのであれば、アーチファクト低減の効果が得られる。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、第１の観点におけるＸ線ＣＴ装置において、前記多列Ｘ線検出器は、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器である、またはその２次元Ｘ線エリア検出器が複数組合されて構成された２次元Ｘ線エリア検出器であるＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器における各列の断層像において、逆投影処理の中心画素を再構成領域内に複数配置させれば、逆投影処理の中心画素の近傍ではアーチファクトの観点でもスライス厚の観点でも画質が良い。このため、逆投影処理の中心画素が再構成領域内に均等に配置された方が、再構成領域の画質はアーチファクトの観点でもスライス厚の観点でも更に良くなる。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、第１または第２の観点におけるＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、使用する投影データは３６０度分、またはほぼ３６０度分である投影データを用いて２次元逆投影処理を行うＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第３の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、通常使用される３６０度の投影データを用いて、逆投影処理の中心画素を再構成領域内の任意の位置に設定することが可能である。このため、逆投影の中心画素の数と位置による画質の均一性化、改善は可能である。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、第１または第２の観点におけるＸ線ＣＴ装置において、
前記画像再構成手段は、使用する投影データは１８０度＋検出器ファン角度分、またはほぼ１８０度＋検出器ファン角度分である投影データを用いて２次元逆投影処理を行うＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第４の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、心臓の撮影などＣＴ装置の撮影において、時間分解能が求められる場合に使用されるハーフスキャンの１８０度＋検出器ファン角度分の投影データを用いて、逆投影処理の中心画素を再構成領域内の任意の位置に設定することが可能である。このため、逆投影の中心画素の数と位置による画質の均一性化、改善は可能である。
【０００８】
第５の観点では、本発明は、第１から第４までの観点のＸ線ＣＴ装置において、前記断層像の複数ある逆投影処理の中心画素のうち、少なくとも１つは撮影視野の中心であるＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第５の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、通常、撮影視野内に最も少ない逆投影処理の中心画素を設定しようとした場合は、半径ｒの円が撮影視野内であるとすると、撮影視野内のすべての画素までの距離の最大値を最小にしようとした場合は、撮影視野の円の中心に逆投影処理の中心画素を持って来るのが最も効率が良い。この場合に、すべての画素までの距離の最大値はｒとなり、画質およびその均一性が最も良くなる。このため、複数個の逆投影処理の中心画素を配置する場合は、その１つを撮影視野の中心に持って来ると効率良く、画質およびその均一性を良くすることができる。
【０００９】
第６の観点では、本発明は、第１から第４までの観点のＸ線ＣＴ装置において、前記断層像の複数ある逆投影処理の中心画素のうち、少なくとも１つはデータ収集系の回転中心であるＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第６の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、通常、Ｘ線ＣＴ装置の撮影視野は、データ収集系の回転中心を中心にＸ線焦点とＸ線検出器のファン角で定まる円形に広がっている。このため、複数個の逆投影処理の中心画素を配置する場合は、その１つをデータ収集系の回転中心に持って来ると効率良く、画質およびその均一性を良くすることができる。
【００１０】
第７の観点では、本発明は、第１から第４までの観点のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、多列Ｘ線検出器を用いた、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）で得られるすべての列の断層像を画像再構成し、各断層像の複数ある逆投影処理の中心画素のうち、少なくとも１つは撮影視野の中心、またはほぼ中心であるＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第７の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、通常、図１５のように、走査ガントリ内のＸ線データ収集系の回転軸がｘｙ平面に垂直にある場合は、多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器における各列の断層像の回転中心が、逆投影処理の中心画素となる。しかし、走査ガントリが傾斜した場合は、走査ガントリ内のＸ線データ収集系の回転軸がｘｙ平面に垂直でなくなる。この場合に図１６のように、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいて、回転中心を再構成領域の中心に合わせてしまうと、ｚ方向に連続して異なった位置でコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行った場合に、図１７のように、断層像のｚ方向の連続性がなくなってしまう。このため、図１８のように、断層像のｚ方向の連続性を失わないようにさせると、撮影領域の中心は回転データ収集系の中心でなくなる。代わりに撮影領域の中心は断層像とｚ軸の交点となる。このため、逆投影処理の中心を撮影領域の中心に合わせることにより、断層像のｚ方向の連続性および逆投影処理の中心が最も画質が良いと言う画質の連続性も得られる。
【００１１】
第８の観点では、本発明は、第１から第４までの観点のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、多列Ｘ線検出器を用いた、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）で得られるすべての列の断層像を画像再構成し、各断層像に複数ある逆投影処理の中心画素のうち、少なくとも１つは回転中心を通るｚ軸と各断層像との交点であるＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第８の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、第７の観点と同様に、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいて、図１８のように、断層像の連続性を失わせないように撮影領域の中心を回転軸中心でなくし、撮影領域の中心を各列の断層像と回転中心を通るｚ軸との交点とする。この場合に逆投影処理の中心を撮影領域の中心とすると、逆投影処理の中心は各列の断層像と回転中心を通るｚ軸との交点となる。
【００１２】
第９の観点では、本発明は、第１から第４までの観点のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線発生装置と相対してＸ線を検出する多列Ｘ線検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集手段、そのＸ線データ収集手段から収集された投影データを２次元逆投影で画像再構成する画像再構成手段、画像再構成された断層像を表示する画像表示手段を備えたＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段によって投影データを部分拡大再構成する場合の２次元逆投影において、逆投影処理の中心画素が全撮影領域の中心から部分拡大再構成の再構成領域の中心側へずれた位置に位置するＸ線ＣＴ装置提供する。
上記第９の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、部分拡大画像再構成を行う２次元逆投影で逆投影処理の中心を全撮影視野の中心にしている場合、部分拡大画像再構成撮影視野の中心が全撮影視野の中心に一致しなければ、図７のように、部分拡大再構成の撮影視野の中で、全撮影視野の中心に近い領域は画質が良く、全撮影視野の中心から遠い領域は画質が良くなく、画質の均一性という観点で問題があった。このため、逆投影処理の中心を部分拡大再構成領域の中心にすることで、つまり、逆投影処理の中心を全撮影視野の中心でない位置にすることで、部分拡大画像再構成断層像の画質の均一性が確保できる。
【００１３】
第１０の観点では、本発明は、第９の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記逆投影処理の中心画素が部分拡大再構成の再構成領域の中心またはほぼ中心に位置するＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１０の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、第９の観点と同様に、逆投影処理の中心を部分拡大画像再構成領域の中心とすることで、部分拡大画像再構成断層像の画質の均一性が確保できる。
【００１４】
第１１の観点では、本発明は、第９または第１０の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記逆投影処理の中心画素が部分拡大再構成の再構成領域内に複数存在し、前記部分拡大再構成の再構成領域が、複数ある前記逆投影処理の中心画素の近傍に位置する分割再構成領域に複数に分けられて存在し、その分割再構成領域ごとに２次元逆投影処理が行われるＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１１の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、逆投影処理の中心を部分拡大画像再構成領域内に複数配置することにより、撮影領域内の各画素の逆投影処理中心までの平均距離が小さくなり画質の劣化が防げるため、部分拡大画像再構成断層像の画質の均一性が確保できる。
【００１５】
第１２の観点では、本発明は、第９から第１１までの観点のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、使用する投影データは３６０度分またはほぼ３６０度分である投影データを用いて２次元逆投影処理を行うＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１２の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、通常使用される３６０度の投影データを用いて、逆投影処理の中心画素を部分拡大画像再構成領域内の任意の位置に設定することが可能である。このため、逆投影の中心画素の数と位置による画質の均一性化、改善は可能である。
【００１６】
第１３の観点では、本発明は、第９から第１１までの観点のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、使用する投影データは１８０度＋検出器ファン角度分またはほぼ１８０度＋検出器ファン角度分である投影データを用いて２次元逆投影処理を行うＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１３の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、心臓の撮影などＣＴ装置の撮影において、時間分解能が求められる場合に使用されるハーフスキャンの１８０度＋検出器ファン角度分の投影データを用いて、逆投影処理の中心画素を部分拡大画像再構成領域内の任意の位置に設定することが可能である。このため、逆投影の中心画素の数と位置による画質の均一性化、改善は可能である。
【００１７】
第１４の観点では、本発明は、第１から第１３までの観点のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、複数ある画像再構成領域で、隣り合う画像再構成領域と重なり合った部分は加重加算を行うＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１４の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、複数ある逆投影処理中心およびその近傍に存在する部分画像再構成領域が存在する場合に、部分画像再構成領域同士の境界線の所で画像が不連続になる場合があり得る。このため、図１２のように、全撮影領域に存在する複数部分画像再構成領域を各々隣り合う部分画像再構成領域との境界線の近傍はオーバーラップさせて画像再構成をさせる。オーバーラップさせた領域は図１２のように、加重加算をさせて徐々に隣り合う再構成画像に連続的に乗り移らせることができる。
もちろん、上記は部分拡大画像再構成の場合にも有効である。
【００１８】
第１５の観点では、本発明は、第１から第１４までの観点のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線データ収集手段は、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンによりＸ線投影データを収集するＸ線ＣＴ装置を提供する。なお、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンでは、Ｘ線発生装置と相対してＸ線を検出する多列Ｘ線検出器と、その間にある回転中心の回りに回転運動をしながら、１回転分または複数回転分のＸ線投影データを収集する間は、その間にある被検体がある体軸方向(以下ｚ方向と言う)の位置にとどまっており、また被検体が別のｚ方向位置に移動した後、Ｘ線発生装置と多列Ｘ線検出器は次の１回転分または複数回転分のＸ線投影データを収集する。
上記第１５の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ｚ方向の複数位置におけるコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいて、各列の断層像に複数の部分画像再構成領域および逆投影処理の中心画素を存在させることで、全撮影領域内の画質をより均一にすることができる。
もちろん、上記は部分拡大画像再構成の場合にも有効である。
【００１９】
第１６の観点では、本発明は、第１から第１４までの観点のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線データ収集手段は、ヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンによりＸ線投影データを収集するＸ線ＣＴ装置を提供する。なお、ヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンでは、Ｘ線発生装置と相対してＸ線を検出する多列Ｘ線検出器とを、その間にある回転中心の回りに回転運動をさせながら、その間にある被検体をｚ軸方向に移動させながら、その被検体のＸ線投影データを収集する。
上記第１６の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、被検体をｚ方向に移動させながら、その被検体のヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンのＸ線データ収集を行い、各ｚ方向位置の断層像を画像再構成させる際に、複数の部分画像再構成領域および逆投影処理の中心画素を存在させることで、全撮影領域内の画質をより均一にすることができる。
もちろん、上記は部分拡大画像再構成の場合にも有効である。
【００２０】
第１７の観点では、本発明は、第１５または第１６の観点のＸ線ＣＴ装置において、  前記Ｘ線データ収集手段は、前記Ｘ線発生装置及び前記多列Ｘ線検出器と、前記被検体とを当該被検体の体軸方向（以下ｚ方向と言う）に相対移動させて、ｚ方向の複数位置においてＸ線投影データを収集し、前記画像再構成手段は、前記逆投影処理の中心画素を通る投影データであって、ｚ方向の位置が互いに異なる投影データを、逆投影処理に用いて画像再構成を行うＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１７の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンにおいても、図２０のように、ある部分画像再構成領域を通るｚ方向に異なる位置でデータ収集された複数のＸ線ビームの投影データを用いて画像再構成を行うことにより、画質を均一にすると同時により多くのＸ線ビームを画像再構成に使用できるため、画像ノイズのＳ／Ｎを改善することができる。
もちろん、上記は部分拡大画像再構成の場合にも有効である。
【００２１】
第１８の観点では、本発明は、第１４から第１７までの観点のＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線データ収集手段は、走査ガントリをｚ方向に垂直なｘｙ平面から傾けてＸ線データ収集を行うＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１８の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、走査ガントリをｚ方向に傾けてｘｙ平面から傾いた場合でも、第１から第１７までの観点の効果は有効にすることができる。
もちろん、上記は部分拡大画像再構成の場合にも有効である。
【００２２】
第１９の観点では、本発明は、第１から第１８までの観点のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、逆投影処理する際に対向するＸ線ビームによるＸ線投影データに対し、各断層像とＸ線ビームの作る角度に依存した加重係数をかけて逆投影を行うＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１９の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、各部分画像再構成領域を通る複数のＸ線ビームと断層像平面（たとえばｘｙ平面）のなす角度に依存した加重係数をかけることで、各断層像の画質を改善できる。
もちろん、上記は部分拡大画像再構成の場合にも有効である。
【００２３】
第２０の観点では、本発明は、第１から第１９までの観点のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、多列Ｘ線検出器のｚ方向の１列分のＸ線検出器チャネル幅に相当する断層像のｚ方向厚さ（以下スライス厚と呼ぶ）を、Ｘ線検出器チャネル幅相当以上に幅広く画像再構成したい場合は、各Ｘ線検出器チャネルの投影データをｚ方向に加重加算またはｚ方向にｚフィルタを重畳し、ｚ方向のスライス厚が制御された断層像を画像再構成するＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２０の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、各断層像のスライス厚または各部分画像再構成領域のスライス厚をある厚さに制御したい場合に、各Ｘ線検出器チャネルの投影データをｚ方向に加重加算またはｚ方向にフィルタリングを行って、各断層像または各部分画像再構成領域のスライス厚を制御して断層像の画質を均一にすることができる。もちろん、上記は部分拡大画像再構成の場合にも有効である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のＸ線ＣＴ装置、またはそのＸ線ＣＴ画像再構成方法によれば、その効果として多列Ｘ線検出器またはフラットパネルのＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器を用いたＸ線ＣＴにおいて、断層像の画質の均一性を改善できる。
また、本発明の別の効果として、傾斜したガントリ、データ収集系から得られる傾斜した断層像のｚ軸方向の画質の均一性を改善できる。
また、本発明の別の効果として、部分拡大画像再構成断層像の全体の画質改善、また画質の均一性を改善できる。
また、本発明の別の効果として、全撮影視野の断層像の画質の連続性を保つことができる。
また、本発明の別の効果として、ｚ方向に異なる位置でデータ収集を行うコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンの断層像における画像ノイズのＳ／Ｎ改善を行うことができる。
また、本発明の別の効果として、ｚ方向のスライス厚の制御も行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
なお、本実施例では、以下の６つの実施例を示す。
実施例１：逆投影処理の中心および部分再構成領域が複数あることにより、アーチファクトが少なく、スライス厚が薄くなり、画質の均一性が良くなり全体的な画質も良くなる例。
実施例２：走査ガントリが傾斜したコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンの場合に、逆投影処理の中心をデータ収集系の回転中心上に持って来るのではなく、各断層像とｚ軸の交点に持って来ることでｚ方向の画質の均一性の一貫性を良くすることができる例。
実施例３：部分拡大画像再構成の場合に、全撮影領域の中心に逆投影処理の中心を置いておくのではなく、部分拡大画像再構成の表示領域、つまり撮影領域の中心に逆投影処理の中心を置くことにより、全体的な画質としてアーチファクトが少なく、スライス厚も薄くすることができる例。
実施例４：逆投影処理の中心および部分画像再構成領域が複数ある場合に隣接する各々の部分画像再構成領域の境界でオーバーラップして画像再構成を行い、オーバーラップした領域では２つの断層像を加重加算し、連続的に隣り合う断層像に乗り移り、断層像のｘｙ平面上連続的画質を実現することができる例。
実施例５：ある部分画像再構成領域を通るｚ方向に異なる位置でデータ収集された複数のＸ線ビームの投影データを用いて逆投影処理を行い、また断層像とＸ線ビームのなす角度に依存した重みをかけて、よりアーチファクトを低減した逆投影処理を行い、より多くのＸ線ビームの逆投影により、画像ノイズのＳ／Ｎを改善し、画質を均一にすることができる例。
実施例６：断層像のスライス厚を制御するために多列Ｘ線検出器または２次元Ｘ線エリア検出器の列方向（ｚ方向）に加重加算またはｚ方向にｚフィルタを重畳し、Ｘ線のビーム幅を制御した後に、このＸ線ビームを部分画像再構成領域に逆投影処理を行い、ｚ方向のスライス厚を制御した断層像を画像再構成することができる例。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置の構成ブロック図である。このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。
【００２７】
操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、前処理、画像再構成処理、後処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得したＸ線検出器データを収集するデータ収集バッファ５と、Ｘ線検出器データを前処理して求められた投影データから画像再構成した断層像を表示するモニタ６と、プログラムやデータやＸ線ＣＴ画像を記憶する記憶装置７とを具備している。
【００２８】
撮影テーブル１０は、被検体を乗せて走査ガントリ２０の空洞部に入れ出しするクレードル１２を具備している。クレードル１２は撮影テーブル１０に内蔵するモータで昇降およびテーブル直線移動される。
【００２９】
走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、多列Ｘ線検出器２４と、ＤＡＳ（Ｄaｔa Ａｃquｉsｉｔｉｏｎ Ｓysｔｅm）２５と、被検体の体軸の回りに回転しているＸ線管２１などを制御する回転部コントローラ２６と、制御信号などを前記操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りする制御コントローラ２９とを具備している。また、チルトコントローラ２７（傾斜コントローラ）により、走査ガントリ２０はｚ方向の前方および後方に±約３０度ほど傾斜できる。
【００３０】
図２は、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４の幾何学的配置の説明図である。
Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４は、回転中心IＣの回りを回転する。鉛直方向をy方向とし、水平方向をＸ方向とし、これらに垂直なテーブル進行方向をｚ方向とするとき、Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４の回転平面は、ｘｙ面である。また、クレードル１２の移動方向は、ｚ方向である。
Ｘ線管２１は、コーンビームＣＢと呼ばれるＸ線ビームを発生する。コーンビームＣＢの中心軸方向がy方向に平行なときを、ビュー角度０度とする。
多列Ｘ線検出器２４は、例えば２５６列のＸ線検出器列を有する。また、各Ｘ線検出器列は例えば１０２４チャネルのＸ線検出器チャネルを有する。
Ｘ線が照射されて、収集された投影データは、多列Ｘ線検出器２４からＤＡＳ２５でＡ／Ｄ変換され、スリップリング３０を経由してデータ収集バッファ５に入力される。データ収集バッファ５に入力されたデータは、記憶装置７のプログラムにより中央処理装置３で処理され、断層像に変換されてモニタ６に表示される。
【００３１】
図３は、本発明のＸ線ＣＴ装置１００の動作の概略を示すフロー図である。
ステップＳ１では、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを被検体をはさんでその回りに回転させ、かつ撮影テーブル１０上のクレードル１２をテーブルを直線移動させながらヘリカルスキャン動作または可変ピッチヘリカルスキャン動作を行ない、ビュー角度ｖｉｅｗと、検出器列番号ｊと、チャネル番号ｉとで表わされる投影データＤＯ（ｖｉｅｗ,ｊ,ｉ）にテーブル直線移動位置ｚ（ｖｉｅｗ）を付加させてＸ線検出器データを収集する。
または、撮影テーブル１０の上のクレードル１２を固定させたまま、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）動作またはシネスキャン動作を行い、Ｘ線検出器データを得る。
【００３２】
ステップＳ２では、投影データＤＯ(ｚ,ｖｉｅｗ,ｊ,ｉ)に対して前処理を行なう。前処理は図４のようにステップＳ２１オフセット補正，ステップＳ２２対数変換，ステップＳ２３Ｘ線線量補正，ステップＳ２４感度補正からなる。
【００３３】
ステップＳ３では、前処理した投影データＤＯ(ｚ,ｖｉｅｗ,ｊ,ｉ)に対して、ビームハードニング補正を行なう。ビームハードニング補正ステップＳ３では前処理ステップＳ２の感度補正ステップＳ２４が行なわれた投影データをＤ１（ｖｉｅｗ,ｊ,ｉ）とし、ビームハードニング補正ステップＳ３の後のデータをＤ１１（ｖｉｅｗ,ｊ,ｉ）とすると、ビームハードニング補正ステップＳ３は以下のように、例えば多項式形式で表わされる。
【００３４】
【数１】
0004785441.tif 000002
この時、検出器の各ｊ列ごとに独立したビームハードニング補正を行なえるため、撮影条件で各データ収集系の管電圧が異なっていれば、各列ごとの検出器の特性の違いを補正できる。
【００３５】
ステップＳ４では、ビームハードニング補正された投影データＤ１１(ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ)に対して、ｚ方向(列方向)のフィルタをかけるｚフィルタ重畳処理を行なう。
ステップＳ４では、各ビュー角度、各データ収集系における前処理後、ビームハードニング補正された多列Ｘ線検出器Ｄ１１(ｃｈ，ｒｏｗ)  (ｃｈ＝１〜ＣＨ，ｒｏｗ＝１〜ＲＯＷ)の投影データに対し、列方向に例えば下記のような列方向フィルタサイズが５列のフィルタをかける。
（ｗ１(ｃｈ)，ｗ２(ｃｈ)，ｗ３(ｃｈ)，ｗ４(ｃｈ)，ｗ５(ｃｈ)）、
ただし、
【００３６】
【数２】
0004785441.tif 000003
とする。
補正された検出器データＤ１２（ｃｈ，ｒｏｗ）は以下のようになる。
【００３７】
【数３】
0004785441.tif 000004
となる。なお、チャネルの最大値はＣＨ，列の最大値はＲＯＷとすると、
【００３８】
【数４】
0004785441.tif 000005
とする。
また、列方向フィルタ係数を各チャネルごとに変化させると画像再構成中心からの距離に応じてスライス厚を制御できる。一般的に断層像では画像再構成中心に比べ周辺部の方がスライス厚が厚くなるので、列方向フィルタ係数を中心部と周辺部で変化させて、列方向フィルタ係数を中心部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅を広く変化させると、周辺部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅をせまく変化させると、スライス厚は周辺部でも画像再構成中心部でも一様に近くすることもできる。
このように、多列Ｘ線検出器２４の中心部チャネルと周辺部チャネルの列方向フィルタ係数を制御してやることにより、スライス厚も中心部と周辺部で制御できる。列方向フィルタでスライス厚を弱干厚くすると、アーチファクト、ノイズともに大幅に改善される。これによりアーチファクト改善具合、ノイズ改善具合も制御できる。つまり、画像再構成された断層像つまり、ｘｙ平面内の画質が制御できる。また、その他の実施例として列方向（ｚ方向）フィルタ係数を逆重畳（デコンボリューション）フィルタにすることにより、薄いスライス厚の断層像を実現することもできる。
【００３９】
ステップＳ５では、再構成関数重畳処理を行う。すなわち、フーリエ変換し、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。再構成関数重畳処理ステップＳ５では、ｚフィルタ重畳処理後のデータをＤ１２とし、再構成関数重畳処理後のデータをＤ１３、重畳する再構成関数をＫｅｒｎｅｌ（ｊ）とすると、再構成関数重畳処理は以下のように表わされる。
【００４０】
【数５】
0004785441.tif 000006
つまり、再構成関数kｅｒｎｅｌ（ｊ）は検出器の各ｊ列ごとに独立した再構成関数重畳処理を行なえるため、各列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。
ステップＳ６では、再構成関数重畳処理した投影データＤ１３(ｖｉｅｗ,ｊ,ｉ)に対して、２次元逆投影処理を行い、逆投影データＤ３(ｘ，ｙ)を求める。部分画像再構成領域が複数ある場合は、その各々の部分画像再構成領域にある逆投影処理の中心画素を中心にして、逆投影を各々の部分画像再構成領域ごとに２次元逆投影処理を行う。この逆投影処理については後述する。
ステップＳ７では、逆投影データＤ３(ｘ，ｙ，ｚ)に対して画像フィルタ重畳、ＣＴ値変換などの後処理を行い、断層像Ｄ３１（ｘ，ｙ）を得る。
後処理の画像フィルタ重畳処理では、２次元逆投影後のデータをＤ３１（ｘ，ｙ，ｚ）とし、画像フィルタ重畳後のデータをＤ３２（ｘ，ｙ，ｚ）、画像フィルタをＦｉｌｔｅｒ（ｚ）とすると、
【００４１】
【数６】
0004785441.tif 000007
ステップＳ８では、画像再構成された断層像はモニタ６に表示される。
【００４２】
ステップＳ６の２次元逆投影処理においては、まず、図１１に示すような複数の部分画像再構成領域に撮影視野領域（ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄ  Ｏｆ  Ｖｉｅｗ）を分割する。分割された部分画像再構成領域には、１つの逆投影処理の中心が存在するように分割する。
【００４３】
図５の２次元逆投影処理の流れの説明図により、オーバーラップした領域がない場合の２次元逆投影処理の流れを示す。
ステップＳ６１では、ｉ＝１とする処理を行う。
ステップＳ６２では、ｉ番目の部分画像再構成領域の中の逆投影処理中心を抽出する処理を行う。
【００４４】
ステップＳ６３では、逆投影処理の中心に対応する多列Ｘ線検出器２４または２次元Ｘ線エリア検出器２４の列のデータを、３６０度投影データまたは１８０度＋検出器ファン角度分投影データから抽出する。もし、対応する検出器列がなければ、近傍の２つの検出器列を抽出し、例えば距離比に応じて２つの検出器列の投影データを加重加算して求める処理を行う。各々の部分画像再構成領域の各々の逆投影処理の中心を通る、Ｘ線ビームに相当する列の投影データを選択する逆投影処理の中心を通るＸ線ビームまたはそれに相当する列の投影データがない場合は、逆投影処理の中心に最も近い２つのＸ線ビームまたはそれに相当する列の投影データを選択し、ｚ方向に加重加算して逆投影処理の中心を通るＸ線ビームまたはそれに相当する列の投影データを作る。
【００４５】
ステップＳ６４では、ステップＳ６２で抽出された投影データをｉ番目の部分画像再構成に２次元逆投影する処理を行う。選択された投影データもしくは複数の選択された投影データから、ｚ方向に加重加算された投影データを、その部分画像再構成領域に２次元逆投影する。
ステップＳ６５では、ｉ＝Ｎかを判断する。ただし、Ｎは部分画像再構成の領域の数とする。ＹＥＳであればステップＳ６７経由で終了する。ＮＯであればステップＳ６６でｉ＝ｉ＋１として、部分画像再構成領域の番号を更新してステップＳ６２に戻り、再度、逆投影処理を続ける処理を行う。なお、実施例１では、ステップＳ６７及びＳ６８は省略される。
【００４６】
上記のステップＳ６の２次元逆投影処理に示したのは、１つの逆投影処理の中心の近傍の部分画像再構成領域の中で行われる逆投影処理である。つまり、ステップＳ１からステップＳ５までの処理を行った後に、部分画像再構成領域の数だけステップＳ６を繰り返す。全部の部分画像再構成領域の分だけステップＳ６の逆投影処理を繰り返した後、ステップＳ７，ステップＳ８を行い、断層像を画像再構成する。逆投影処理の中心の近傍部分は、アーチファクトも少なくスライス厚も薄いので画質が良くなる。全撮影視野内に均一に逆投影処理の中心が散らばっていると、全体の画質はより均一になり画質改善される。
【００４７】
この場合、逆投影処理の中心と、その逆投影処理の中心が属する分割された部分画像再構成領域内の最も遠い点までの距離が大きいほど、または分割された部分画像再構成領域の各々の画素までの平均距離が大きいほど、ｚ方向のＸ線ビームの傾きによるコーン角の影響による画像再構成のｚ方向の矛盾が大きくなり、アーチファクトが大きくなり、スライス厚は厚くなる。つまり、逆投影処理の中心の画素では、「逆投影される際に正しくその画素を通るＸ線ビームの投影データが選ばれて逆投影されている」のだが、逆投影処理の中心点から離れると、「正しくその画素を通るＸ線ビームの投影データ」が選ばれなくなり、ｚ方向にズレたＸ線ビームの投影データが選ばれ、逆投影される。このｚ方向のコーン角によるｚ方向のズレ分の誤差がアーチファクトの原因となる。図１４にそのｚ方向のズレを示す。このため、画像再構成領域を細かく分割し、「逆投影処理の画像再構成中心と分割された画像再構成領域内の最も遠い点までの距離」を小さくできれば、断層像のアーチファクトは低減できる。
【００４８】
また、上記の場合、画像再構成領域の分割方法は様々な方法でもかまわない。図１３にその画像再構成領域の分割方法の例を示す。なお、図１３において、撮影視野領域は、断層像全体を含むように設定されている。
【００４９】
図１３（ａ）は、矩形状の撮影視野領域を、互いに同一の大きさの矩形状の部分画像再構成領域により分割した場合を例示している。この場合、単純な形状により撮影視野領域及び部分画像再構成領域が分割されて領域が小さくなるため、各分割された領域の逆投影処理の中心から各画素までの平均距離が短くなり、アーチファクトは小さく、スライス厚も薄く、画質が向上する。
【００５０】
図１３（ｂ）では、円形状の撮影視野領域を、互いに同一の大きさの矩形状の部分画像再構成領域により分割した場合を例示している。この場合、単純な形状の部分画像再構成領域により分割することによりアーチファクトは小さく、スライス厚も薄くなり、画質が向上する。画像再構成を行わない円形の外側部分で矩形の隅部の逆投影処理を省くことにより、計算量を低減できる。
【００５１】
図１３（ｃ）は、撮影視野領域の中心に部分画像再構成領域を設定するとともに、その周囲に複数の部分画像再構成領域を設定した場合を例示している。具体的には、中心に円形状の部分画像再構成領域を設定し、その周囲を同心円によって区切るとともに、径方向の直線によって区切っている。中心の部分画像再構成領域の逆投影処理の画素中心は、例えば撮影視野領域の中心（例えば撮影視野領域の重心）や回転中心ＩＣ（図２参照）に設定されている。周囲の部分画像再構成領域は、中心側の再構成領域の方が外周側の再構成領域よりも径方向及び円周方向において大きく、すなわち、面積が大きくなるように設定されている。この場合、アーチファクトの小さい撮影視野領域の中心については従来の精度を維持しつつ、その周辺領域については逆投影処理の画素中心を分布させることによるアーチファクトの低減効果を得られる。さらに、アーチファクトが大きくなりやすい外周側ほど、各部分画像再構成領域の逆投影処理の画素中心から各部分画像再構成領域の周縁部までの距離が短くなり、画質の改善及び均一化が図られる。
【００５２】
図１３（ｄ）は、図１３（ｃ）と同様に、撮影視野領域の中心に部分画像再構成領域を設定するとともに、その周囲に複数の部分画像再構成領域を設定した場合を例示している。図１３（ｄ）では、中心の部分画像再構成領域を矩形にしたり、周囲の部分画像再構成領域を多角形にしたり、周囲の部分画像再構成領域のうち中心側のものを外周側のものよりも面積を小さくたりするなど、中心の部分画像再構成領域と周囲の部分画像再構成領域の形状、面積を適宜に設定してよいことを示している。
【００５３】
逆投影処理の画素中心及び部分画像再構成領域の数、位置、形状等は、予め記憶装置７に記憶されていてもよいし、ユーザが入力装置２を介して適宜に設定してもよいし、中央処理装置３が所定のアルゴリズムに従って設定してもよい。
なお、用いられる投影データは３６０度分の投影データでも、ハーフスキャンの１８０度＋検出器ファン角の投影データでも同様な効果は出せる。
また、フラットパネルＸ線検出器に代表される２次元Ｘ線エリア検出器でも同様な効果を出せる。
【００５４】
上記の実施例１では、全体の画像再構成領域を複数の各々の部分画像再構成領域に分割し、各々の領域に逆投影処理の画像再構成の中心点（焦点）を設けたが、断層像の各画素１画素を画像再構成領域として逆投影処理の中心にしてしまってもよい。
【実施例２】
【００５５】
次にコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいて、走査ガントリ２０が傾斜した場合について説明する。図１５は、通常のＸ線データ収集系と断層像の位置関係を示している。この状態に対して、図１６のように、データ収集系の回転中心を各列の断層像の逆投影処理の中心にして走査ガントリ２０と共に全断層像群も傾斜させると、断層像はｚ方向座標の大きい方と小さい方でy軸方向の座標位置が異なってしまい、複数個所のｚ方向位置のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンの間において、図１７のように、ｚ方向の断層像の位置の連続性が得られなくなってしまう。
このため、図１８のように、断層像の中心の位置をｚ軸との交点にしておくとｚ方向の断層像の位置の連続性が得られる。この時に逆投影処理の中心も断層像とｚ軸との交点にしておくと、画質の均一性のｚ方向の一貫性が得られる。
【００５６】
なお、この場合用いられる投影データは３６０度分の投影データでも、ハーフスキャンの１８０度＋検出器ファン角の投影データでも同様な効果は出せる。
また、フラットパネルＸ線検出器に代表される２次元Ｘ線エリア検出器でも同様な効果は出せる。
実施例２においても、実施例１と同様に、各列のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）の断層像について画像再構成領域全体を複数の部分画像再構成領域に分割し、各部分画像再構成領域について逆投影処理の画素中心を設けてもよい。この場合、１つの画像再構成領域の逆投影処理の画素中心を、回転中心を通るｚ軸に平行な軸と各列の断層像との交点にすれば、上述の画像再構成領域全体の画素中心と同様に、ｚ方向における部分画像再構成領域の連続性が得られる。またこのとき、実施例１と同様に、部分画像再構成領域の逆投影処理の中心画素と部分画像再構成領域の各画素との距離を小さくすればするほど、断層像のアーチファクトは少なくなり、スライス厚も薄くなり、画質は向上する。
【実施例３】
【００５７】
次に実施例３では、部分拡大画像再構成の場合の逆投影処理の中心の効率的な使用例について説明する。なお、以下において、部分拡大画像再構成とは、全撮影視野領域（全撮影領域）の一部の範囲を撮影視野領域として断層像を投影データにさかのぼって画像拡大を行う画像再構成のことをいい、部分拡大画像再構成領域は、部分拡大画像再構成により断層像が画像再構成される領域をいう。全撮影視野領域（全撮影領域）は、被検体の断層像撮影視野全体が含まれる範囲である。
【００５８】
例えば、図７に示すように、部分拡大画像再構成領域が全撮影視野領域の中心部分（例えば全撮影視野領域の重心）にない場合、例えば、全撮影視野画像が両肺野部を撮影していて、部分拡大画像再構成領域の視野が片肺野部である場合、逆投影処理の中心が全撮影視野領域の中心にあっても、部分拡大画像再構成領域にとってみれば部分拡大画像再構成領域の周辺部に逆投影処理の中心があることになり、部分拡大画像再構成された断層像の画質を良くすることに貢献するわけではなかった。それよりは、部分拡大画像再構成領域の中央部、中心（例えば部分拡大画像再構成領域の重心または外心または内心）に逆投影処理の中心を合わせた方が、たとえ１つの逆投影処理中心しかなくても良い。この場合、部分拡大画像再構成領域を半径ｒとすると、部分拡大画像再構成領域の周辺部と逆投影処理の中心までの距離は最大でもｒ以内となり、部分拡大画像再構成領域の周辺部でもアーチファクトは極力少なく、スライス厚も極力薄くすることができ、画質は最適化できる。
【００５９】
勿論、この場合に部分拡大画像再構成領域の中心に逆投影処理の中心を置くだけではなく、その他に複数の逆投影処理の中心を部分拡大画像再構成領域の周辺部にも図１０のように均等に配置し、逆投影処理の中心の近傍の部分画像再構成領域を図１１のように均等に配置することで、更に部分拡大画像再構成された断層像の画質は更に良くなる。
なお、この場合用いられる投影データは３６０度分の投影データでも、ハーフスキャンの１８０度＋検出器ファン角の投影データでも同様な効果は出る。
また、フラットパネルＸ線検出器に代表される２次元Ｘ線エリア検出器でも同様な効果は出る。
【実施例４】
【００６０】
次に実施例４では、複数の部分画像再構成領域が存在した場合に、如何にｘｙ平面である断層像内の画質の連続性を得るかについての使用例について説明する。
図５の２次元逆投影処理の流れの説明図により、オーバーラップした領域がある場合の２次元逆投影処理の流れを示す。
ステップＳ６１〜Ｓ６６は実施例１において説明したとおりである。
【００６１】
ステップＳ６７では、Ｎ個の各々の部分画像再構成領域の境界にはオーバーラップした領域は存在するかを判断する。ＹＥＳであればステップＳ６８へ、ＮＯであれば終了する処理を行う。
ステップＳ６８では、オーバーラップした領域において、２つの重なる断層像を距離に応じた線型加重係数で２つの重なる断層像を加重加算する処理を行う。
【００６２】
実施例１と同様に、ステップＳ１からステップＳ５までの前処理を行った後に、ステップＳ６の２次元逆投影処理を部分画像再構成領域の数だけ繰り返す。この後、ステップＳ７の後処理、ステップＳ８の画像表示を行う。通常、複数の部分画像再構成領域の部分断層像をそのまま１枚の断層像につなぎ合わせると、各々の部分画像再構成領域の境界線が見えてしまう場合が多い。そのため、図１２のように、各々の隣接する部分画像再構成領域の逆投影処理を境界を超えてオーバーラップした大きめの部分画像再構成領域として２次元逆投影処理を行っておく。オーバーラップした領域では図１２のように、例えば加重係数を線形にオーバラップした領域内で徐々に変化させて加重加算する。
【００６３】
部分画像再構成された断層像Ｇ１（ｘ，ｙ），Ｇ２（ｘ，ｙ）、加重係数ｗ１，ｗ２、つなぎ合わされた断層像Ｇ（ｘ，ｙ）とすると、以下のようになる。
【００６４】
【数７】
0004785441.tif 000008
これにより、連続的に隣り合う断層像に乗り移る際に、ｘｙ平面内で充分に連続的な画質を実現できる。この場合、断層像の各画素のＣＴ値が不連続にならないように、加重係数ｗ１（ｘ，ｙ），ｗ２（ｘ，ｙ）の和は常に１にしておく必要がある。
【００６５】
なお、オーバーラップした領域の位置、大きさは適宜に設定してよい。また、オーバーラップした領域の位置、大きさは、予め記憶装置７に記憶されていてもよいし、ユーザが入力装置２を介して適宜に設定してもよいし、中央処理装置３が所定のアルゴリズムに従って設定してもよい。
【実施例５】
【００６６】
次に実施例５では、ある部分画像再構成領域を通るｚ方向に異なる位置でデータ収集された複数のＸ線ビームの投影データを用いて逆投影処理を行い、画像ノイズのＳ／Ｎを改善、アーチファクト低減、画質を均一にする例について説明する。
【００６７】
ｚ方向にある程度広い範囲のスキャンを行う場合、ｚ方向の複数位置におけるコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいて、各列の断層像の画像再構成で、１つまたは複数の部分画像再構成領域において、各々の部分画像再構成領域の逆投影処理の中心に対し、逆投影を行い２次元画像再構成を行う。
【００６８】
またこの時、図１４に示すように、ｚ方向の両端のＸ線検出器列においては、Ｘ線ビームが少なくなっているミッシングコーンにかかる断層像を画像再構成することになる。このミッシングコーンにかかる断層像ではアーチファクトが大きく、画像ノイズも大きくなりがちである。この対策としては、図２０に示すように、逆投影処理する際にはある１つのｚ方向位置の投影データのみを使うのではなく、他のｚ方向位置の複数のｚ方向位置の投影データの中で逆投影処理されている部分画像再構成領域を通るＸ線ビームがあれば、有効に活用して逆投影を行うことができる。
【００６９】
また、ヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンの場合は、図２１に出すようなヘリカルピッチが１以下である、ヘリカルスキャンまたは加速開始時または減速時の可変ピッチヘリカルスキャンにおいても前記と同様に、逆投影処理する際にはある１つのｚ方向位置の投影データのみを使うのではなく、他のｚ方向位置の複数のｚ方向位置の投影データの中で逆投影処理されている部分画像再構成領域を通るＸ線ビームがあれば、有効に活用して逆投影を行うことができる。
【実施例６】
【００７０】
次に実施例６では、図２２に示すように、断層像のスライス厚を制御するために多列Ｘ線検出器２４または２次元Ｘ線エリア検出器２４の列方向（ｚ方向）に加重加算またはｚ方向にｚフィルタを重畳し、部分画像再構成領域を２次元逆投影するＸ線のビーム幅を制御した後に２次元逆投影処理を行い、部分画像再構成領域のスライス厚および画像再構成される断層像のスライス厚も制御できる。
【００７１】
例えば、投影データＤ１１（ｃｈ，ｊ）に対し、列方向に例えば下記のような列方向フィルタサイズが５列のフィルタをかける。
（ｗ１(ｃｈ)，ｗ２(ｃｈ)，ｗ３(ｃｈ)，ｗ４(ｃｈ)，ｗ５(ｃｈ)）、
ただし、
【００７２】
【数８】
0004785441.tif 000009
とする。
補正された検出器データＤ１２（ｃｈ，ｒｏｗ）は以下のようになる。
【００７３】
【数９】
0004785441.tif 000010
となる。なお、チャネルの最大値はＣＨ， 列の最大値はＲＯＷとすると、
【００７４】
【数１０】
0004785441.tif 000011
とする。
【００７５】
また、列方向フィルタ係数を各チャネルごとに変化させると画像再構成中心からの距離に応じてスライス厚を制御できる。また、複数の部分画像再構成領域ごとにこのｚフィルタの加重係数を変えてスライス厚を自由に制御することもできる。一般的に断層像では画像再構成中心に比べ周辺部の方がスライス厚が厚くなるので、列方向フィルタ係数を中心部と周辺部で変化させて、列方向フィルタ係数を中心部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅を広く変化させると、周辺部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅をせまく変化させると、スライス厚は周辺部でも画像再構成中心部でも一様に近くすることもできる。
【００７６】
このように、多列Ｘ線検出器２４の中心部チャネルと周辺部チャネルの列方向フィルタ係数を制御してやることにより、スライス厚も中心部と周辺部で制御できる。列方向フィルタでスライス厚を弱干厚くすると、アーチファクト、ノイズともに大幅に改善される。これによりアーチファクト改善具合、ノイズ改善具合も制御できる。つまり、画像再構成された断層像つまり、ｘｙ平面内の画質が制御できる。また、その他の実施例として列方向（ｚ方向）フィルタ係数を逆重畳（デコンボリューション）フィルタにすることにより、薄いスライス厚の断層像を実現することもできる。
【００７７】
以上のＸ線ＣＴ装置１００において、本発明のＸ線ＣＴ装置、またはＸ線ＣＴ撮影方法によれば、従来、画像再構成中心から離れた画像再構成領域の周辺部における画質の劣化を低減させる効果がある。また、画像再構成中心の数を増やすことにより、画質をより改善することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
なお、画像再構成方法は、従来公知の２次元画像再構成方法であれば他の２次元画像再構成方法であってもよい。
また、本実施例では、各列ごとに係数の異なった列方向（ｚ方向）フィルタを重畳することにより、画質のばらつきを調整し、均一なスライス厚、アーチファクト、ノイズの画質を実現しているが、これには様々なフィルタ係数が考えられる。しかし、いずれにおいても同様の効果を出すことができる。
また、本実施例では、医用Ｘ線ＣＴ装置を元に書かれているが、産業用Ｘ線ＣＴ装置または他の装置と組合わせたＸ線ＣＴ−PＥT装置、Ｘ線ＣＴ−ＳPＥＣＴ装置などでも同様に効果を出すことができる。
また、本実施例では、いくつかの画像再構成分割領域の分割方法について述べたが、様々な画像分割方法についても同様の効果を出せる。また、断層像の各々の１画素を１つの画像再構成分割領域として逆投影処理の中心としても同様の効果を出せる。
また、本実施例では、投影データの形式については細かく言及しなかったが、３６０度分の投影データでも、ハーフスキャン用の１８０度＋検出器ファン角の投影データでも、３６０度を超える投影データでも同様の効果を出せる。
また、本実施例では、Ｘ線検出器として多列Ｘ線検出器を用いて説明したが、Ｘ線I.I.（Ｘ線イメージインテンシファイア）、フラットパネル２次元Ｘ線エリア検出器などでも同様の効果を出せる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。
【図２】Ｘ線発生装置（Ｘ線管）および多列Ｘ線検出器の回転を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略動作を示すフロー図である。
【図４】前処理の詳細を示すフロー図である。
【図５】２次元逆投影処理の流れを示すフロー図である。
【図６】２次元画像再構成における画像再構成平面と画質の関係を示す図及び２次元画像再構成における逆投影処理の中心とＸ線ビームの関係を示す図である。
【図７】部分拡大画像再構成領域と全撮影領域を示す図である。
【図８】断層像中心からずれた逆投影処理の中心画素とその逆投影処理の中心画素を通るＸ線ビームを示す図である。
【図９】複数の逆投影処理の中心画素とその逆投影処理の中心画素を通るＸ線ビームを示す図である。
【図１０】全撮影領域平面に中心以外に存在する逆投影処理の中心点を示す図である。
【図１１】部分再構成領域の分割を示す図である。
【図１２】分割線近傍の重み係数による画像再構成された画像の合成を示す図である。
【図１３】撮影視野領域の部分画像再構成領域の分割例を示す図である。
【図１４】Ｘ線ビームと逆投影される画素のｚ方向のズレを示す図である。
【図１５】通常のＸ線データ収集系と断層像の位置関係を示す図である。
【図１６】走査ガントリが傾斜した場合のＸ線データ収集系と断層像の位置関係を示す図である。
【図１７】複数のｚ方向位置における走査ガントリが傾斜した場合のＸ線データ収集系と断層像の位置関係を示す図である。
【図１８】走査ガントリが傾斜した場合のＸ線データ収集系と断層像の逆投影処理の中心をｚ方向に揃えた位置関係を示す図である。
【図１９】複数のｚ方向位置における走査ガントリが傾斜した場合のＸ線データ収集系と断層像の逆投影処理の中心をｚ方向に揃えた位置関係を示す図である。
【図２０】ｚ方向に隣り合うコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいて部分画像再構成領域を通る複数のＸ線ビームを示す図である。
【図２１】ヘリカルスキャンにおいてヘリカルピッチがピッチ１以下であるヘリカルスキャンにおいて部分画像再構成領域を通る複数のＸ線ビームを示す図である。
【図２２】列方向の加重係数またはｚフィルタを投影データに重畳し画像再構成される断層像のスライス厚を制御を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  操作コンソール
２  入力装置
３  中央処理装置
５  データ収集バッファ
６  モニタ
７  記憶装置
１０  撮影テーブル
１２  クレードル
１５  回転部
２０  走査ガントリ
２１  Ｘ線管
２２  Ｘ線コントローラ
２３  コリメータ
２４  多列Ｘ線検出器
２５  ＤＡＳ（データ収集装置）
２６  回転部コントローラ
２７  チルトコントローラ（傾斜コントローラ）
２９  制御コントローラ
３０  スリップリング
ｄＰ  検出器面
Ｐ  再構成領域
ＰＰ  投影面
IＣ  回転中心(IＳＯ)
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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