(57)【要約】【課題】コーンビーム逆投影法において画像再構成される画像全体のノイズを制御して均一にすることができる放射線ＣＴ装置およびそれを用いた画像再構成方法を提供する。【解決手段】放射線源と、複数の放射線検出器が２次元に配列された放射線検出面によって放射線を検出する２次元Ｘ線検出器とを備え、２次元Ｘ線検出器によって得られた投影データに基づいて所定の再構成画像における断層像を再構成する放射線ＣＴ装置に関し、再構成画像の中心からの距離に基づいて再構成画像を複数の領域に区分し、区分した再構成画像の各領域を複数の投影データを用いて補間する補間手段５２，５３と、投影データおよび補間されたデータを用いて断層像を画像再構成する画像再構成手段５４，５５，５６とを有し、補間手段において、区分された周辺部側の領域は、その中央部側と異なる次数で補間を行なう。【選択図】図３
2005334230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の広がりを有する放射線を被検体に放射する放射線源と、複数の放射線検出器が第１および第２の配列方向に配列されて２次元の放射線検出器面を形成し、前記放射線検出器面によって放射線を検出する２次元放射線検出器と、前記２次元放射線検出器によって得られた投影データに基づいて所定の再構成画像における断層像を再構成する手段とを有する放射線ＣＴ装置に関し、
前記再構成手段は、
前記投影データに基づいて画像再構成される所定の再構成画像において、前記再構成画像の中心からの距離に基づいて前記再構成画像を複数の領域に区分し、区分した前記再構成画像の各領域を複数の前記投影データを用いて補間する補間手段と、
前記投影データおよび補間されたデータを用いて前記断層像を画像再構成する画像再構成手段と
を有し、
前記補間手段において、区分された前記再構成画像の周辺部側の領域は、その中央部側の領域と異なる次数で補間を行う
放射線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記補間手段において、前記再構成画像が区分される境界に移行領域が設定され、前記移行領域よりも中央部側はｎ（ｎ≧２）個の前記投影データを用いて補間され、前記周辺部側はｍ（ｍ≧２）個の前記投影データを用いて補間され、前記移行領域において、前記中央部側から前記周辺部側に向かって、ｎ個の前記投影データと、ｍ個の前記投影データとを重みを付けながら前者から後者へ移行させる
請求項１記載の放射線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記補間手段において、前記移行領域は２つ以上設定される
請求項２記載の放射線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記補間手段において、前記再構成画像を区分する境界に移行領域が２つ以上設定され、前記移行領域によって区分された中央部側からｐ番目の領域は前記２次元放射線検出器の前記第１の配列方向および前記第２の配列方向からそれぞれｎ（ｎ≧２）個の前記投影データを用いて補間され、（ｐ＋２）番目の領域は前記２次元放射線検出器の前記第１の配列方向および前記第２の配列方向からｍ（ｍ≧２）個の前記投影データを用いて補間され、（ｐ＋１）番目の領域は前記２次元放射線検出器の前記第１の配列方向からｑ（ｎ≦ｑ≦ｍまたはｍ≦ｑ≦ｎ）個の前記投影データを用いて補間され、前記２次元放射線検出器の前記第２の配列方向から（ｑ＋１）個の前記投影データを用いて補間されている
請求項１記載の放射線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記２次元放射線検出器の前記第１の配列方向が列方向であって、前記２次元放射線検出器の前記第２の配列方向がチャネル方向である
請求項４記載の放射線ＣＴ装置。
【請求項６】
所定の広がりを有する放射線を被検体に放射する放射線源と、複数の放射線検出器が第１および第２の配列方向に配列されて２次元の放射線検出器面を形成し、前記放射線検出器面によって放射線を検出する２次元放射線検出器とを備え、前記２次元放射線検出器によって得られた投影データに基づいて所定の再構成画像における断層像を再構成する放射線ＣＴ装置の画像再構成方法に関し、
前記投影データに基づいて再構成される所定の再構成画像の中心からの距離に基づいて前記再構成画像を複数の領域に区分し、区分した前記再構成画像の各領域を複数の前記投影データを用いて補間する工程と、
前記投影データおよび補間されたデータを用いて前記断層像を画像再構成する工程と
を有し、
前記補間工程において、区分された前記再構成画像の周辺部側の領域をその中央部側の領域と異なる次数で補間を行なう
画像再構成方法。
【請求項７】
前記補間工程において、前記再構成画像が区分される境界に移行領域を設定し、前記移行領域よりも中央部側をｎ（ｎ≧２）個の前記投影データを用いて補間し、前記周辺部側をｍ（ｍ≧２）個の前記投影データを用いて補間し、前記移行領域において、前記中央部側から前記周辺部側に向かって、ｎ個の前記投影データと、ｍ個の前記投影データとを重みを付けながら前者から後者へ移行させる
請求項６記載の画像再構成方法。
【請求項８】
前記補間工程において、前記移行領域を２つ以上設定する
請求項７記載の画像再構成方法。
【請求項９】
前記補間工程において、前記再構成画像を区分する境界に移行領域を２つ以上設定し、前記移行領域によって区分された中央部側からｐ番目の領域は、前記２次元放射線検出器の前記第１の配列方向および前記第２の配列方向からそれぞれｎ（ｎ≧２）個の前記投影データを用いて補間し、（ｐ＋２）番目の領域は、前記２次元放射線検出器の前記第１の配列方向および前記第２の配列方向からｍ（ｍ≧２）個の前記投影データを用いて補間し、（ｐ＋１）番目の領域は、前記２次元放射線検出器の前記第１の配列方向からｑ（ｎ≦ｑ≦ｍまたはｎ≦ｑ≦ｍ）個の前記投影データを用いて補間し、前記２次元放射線検出器の前記第２の配列方向から（ｑ＋１）個の前記投影データを用いて補間する
請求項６記載の画像再構成方法。
【請求項１０】
前記２次元放射線検出器の前記第１の配列方向が列方向であって、前記２次元放射線検出器の前記第２の配列方向がチャネル方向である
請求項９記載の画像再構成方法。
【請求項１１】
所定の広がりを有する放射線を被検体に放射する放射線源と、複数の放射線検出器が一方の方向に配列されて１次元の放射線検出器面を形成し、前記放射線検出器面によって放射線を検出する１次元放射線検出器と、前記１次元放射線検出器によって得られた投影データに基づいて所定の再構成画像における断層像を再構成する手段とを有する放射線ＣＴ装置に関し、
前記再構成手段は、
前記投影データに基づいて画像再構成される所定の再構成画像において、前記再構成画像の中心からの距離に基づいて前記再構成画像を複数の領域に区分し、区分した前記再構成画像の各領域を複数の前記投影データを用いて補間する補間手段と、
前記投影データおよび補間されたデータを用いて前記断層像を画像再構成する画像生成手段と
を有し、
前記補間手段において、区分された前記再構成画像の周辺部側の領域は、その中央部側の領域よりも高次の補間を行う
放射線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記補間手段において、前記再構成画像が区分される境界に移行領域が設定され、前記移行領域よりも中央部側はｎ（ｎ≧２）個の前記投影データを用いて補間され、前記周辺部側はｍ（ｍ≧２）個の前記投影データを用いて補間され、前記移行領域において、前記中央部側から前記周辺部側に向かって、ｎ個の前記投影データと、ｍ個の前記投影データとを重みを付けながら前者から後者へ移行させる
請求項１１記載の放射線ＣＴ装置。
【請求項１３】
所定の広がりを有する放射線を被検体に放射する放射線源と、複数の放射線検出器が一方の方向に配列されて１次元の放射線検出器面を形成し、前記放射線検出器面によって放射線を検出する１次元放射線検出器とを備え、前記１次元放射線検出器によって得られた投影データに基づいて所定の再構成画像における断層像を再構成する放射線ＣＴ装置の画像再構成方法に関し、
前記投影データに基づいて再構成される所定の再構成画像の中心からの距離に基づいて前記再構成画像を複数の領域に区分し、区分した前記再構成画像の各領域を複数の前記投影データを用いて補間する工程と、
前記投影データおよび補間されたデータを用いて前記断層像を画像再構成する工程と
を有し、
前記補間工程において、区分された前記再構成画像の周辺部側の領域をその中央部側よりも高次の補間を行なう
画像再構成方法。
【請求項１４】
前記補間工程において、前記再構成画像が区分される境界に移行領域を設定し、前記移行領域よりも中央部側をｎ（ｎ≧２）個の前記投影データを用いて補間し、前記周辺部側をｍ（ｍ≧２）個の前記投影データを用いて補間し、前記移行領域において、前記中央部側から前記周辺部側に向かって、ｎ個の前記投影データと、ｍ個の前記投影データとを重みを付けながら前者から後者へ移行させる
請求項１３記載の画像再構成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体に対する放射線の投影データから被検体の断層像を計算する放射線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置およびそれを用いた画像再構成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線ＣＴ装置として、たとえば、放射線にＸ線を用いるＸ線ＣＴ装置が知られている。Ｘ線ＣＴ装置として、複数のチャネル列のＸ線検出器が２次元に配列された放射線検出器を有する装置が知られている。複数のＸ線検出器は、被検体に対する所定の軸に沿った方向に幅を持つように配置される。Ｘ線検出器の列が軸方向に沿って所定の幅分形成されるため、２次元マトリクス状に配列したＸ線検出器は、多列Ｘ線検出器と呼ばれる。
【０００３】
多列Ｘ線検出器を用いた断層像再構成手法の一つとして、コーンビームＢＰ（Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
コーンビームＢＰ法を適用する場合、多列Ｘ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置は、たとえば、被検体に対する所定の軸（以下、ｚ軸と呼ぶ）に直交するＸ線管が扇形のコーン状のＸ線を照射しながら、多列Ｘ線検出器を相対的に移動させて軸まわりに１回転する。そして、被検体を通過したＸ線を多列Ｘ線検出器により検出して被検体の被検部位の投影データが収集される。
【０００４】
上記の多列Ｘ線検出器はより多くの投影データを収集するので、Ｘ線ＣＴ装置は、所定の再構成画像を再構成するとき、多列Ｘ線検出器によって検出された投影データに、所定の再構成関数を重畳する処理を行う。たとえば、従来のＸ線ＣＴ装置は再構成画像全体に同様の補間方法で同じ投影データ数を用いて重み付けをして、データを補間している。その後、逆投影を行い、断層像を画像再構成している。上記のコーンビームＢＰ法においては、再構成画像の中央部は、逆投影によりその周辺部に比べデータ密度が小さくなる。
【０００５】
しかしながら、上記のようなコーンビームＢＰ法においては画像全体に均一に補間を行っているので、画像再構成された画像において中央部と周辺部とでノイズが一様にならないという特性が見られた。
【特許文献１】特開２００１−１６１６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、コーンビームＢＰ法において、画像再構成される画像全体のノイズを制御して均一にすることができる放射線ＣＴ装置およびそれを用いた画像再構成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る放射線ＣＴ装置は、所定の広がりを有する放射線を被検体に放射する放射線源と、複数の放射線検出器が第１および第２の配列方向に配列されて２次元の放射線検出器面を形成し、放射線検出器面によって放射線を検出する２次元放射線検出器と、２次元放射線検出器によって得られた投影データに基づいて所定の再構成画像における断層像を再構成する手段とを有する放射線ＣＴ装置に関し、再構成手段は、投影データに基づいて再構成される所定の再構成画像において、再構成画像の中心からの距離に基づいて再構成画像を複数の領域に区分し、区分した再構成画像の各領域を異なる補間方法で画像再構成する補間手段と、投影データおよび補間されたデータを用いて断層像を再構成する画像再構成手段とを有し、補間手段において、区分された再構成画像の周辺部側の領域は、その中央部側と異なる次数で補間を行う。
【０００８】
また、本発明に係る放射線ＣＴ装置は、所定の広がりを有する放射線を被検体に放射する放射線源と、複数の放射線検出器が一方の方向に配列されて１次元の放射線検出器面を形成し、放射線検出器面によって放射線を検出する１次元放射線検出器と、１次元放射線検出器によって得られた投影データに基づいて所定の再構成画像における断層像を再構成する手段とを有する放射線ＣＴ装置に関し、再構成手段は、投影データに基づいて画像再構成される所定の再構成画像において、再構成画像の中心からの距離に基づいて再構成画像を複数の領域に区分し、区分した再構成画像の各領域を複数の投影データを用いて補間する補間手段と、投影データおよび補間されたデータを用いて断層像を画像再構成する画像再構成手段とを有し、補間手段において、区分された再構成画像の周辺部側の領域は、その中央部側の領域と異なる次数で補間を行う。
【０００９】
上記の放射線ＣＴ装置によれば、区分された再構成画像の周辺部側の領域を、その中央部側と異なる次数で補間を行なう。
【００１０】
本発明に係る画像再構成方法は、所定の広がりを有する放射線を被検体に放射する放射線源と、複数の放射線検出器が第１および第２の配列方向に配列されて２次元の放射線検出器面を形成し、放射線検出器面によって放射線を検出する２次元放射線検出器とを備え、２次元放射線検出器によって得られた投影データに基づいて所定の再構成画像における断層像を再構成する放射線ＣＴ装置の画像再構成方法に関し、投影データに基づいて再構成される所定の再構成画像の中心からの距離に基づいて再構成画像を複数の領域に区分し、区分した再構成画像の各領域を異なる補間方法で画像再構成する工程と、投影データおよび補間されたデータを用いて断層像を再構成する工程とを有し、補間工程において、区分された再構成画像の周辺部側の領域をその中央部側と異なる次数で補間を行なう。
【００１１】
また、本発明に係る画像再構成方法は、所定の広がりを有する放射線を被検体に放射する放射線源と、複数の放射線検出器が一方の方向に配列されて１次元の放射線検出器面を形成し、放射線検出器面によって放射線を検出する１次元放射線検出器とを備え、１次元放射線検出器によって得られた投影データに基づいて所定の再構成画像における断層像を再構成する放射線ＣＴ装置の画像再構成方法に関し、投影データに基づいて再構成される所定の再構成画像の中心からの距離に基づいて再構成画像を複数の領域に区分し、区分した再構成画像の各領域を異なる補間方法で画像再構成する工程と、投影データおよび補間されたデータを用いて断層像を画像再構成する工程とを有し、補間工程において、区分された再構成画像の周辺部側の領域をその中央部側と異なる次数で補間を行う。
【００１２】
上記の画像再構成方法によれば、投影データを各々異なる補間方法で補間し、再構成される複数の領域に区分する。
次に、区分された各領域において、再構成画像の周辺部側の領域に相当する投影データの補間をその中央部側と異なる次数で行う。
次に、補間された投影データを用いて断層像を再構成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の放射線ＣＴ装置によれば、コーンビームＢＰ法において、画像再構成される画像全体のノイズを制御して均一にすることができる。
本発明の画像再構成方法によれば、コーンビームＢＰ法において、画像再構成される画像全体のノイズを制御して均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。本発明における放射線にはＸ線が含まれる。以下の実施の形態においては、放射線ＣＴ装置としてＸ線ＣＴ装置を例に挙げる。
【００１５】
図１は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の装置構成を示す図であり、図２は、図１に示すＸ線ＣＴ装置の要部の構成を示す図である。図１に示すＸ線ＣＴ装置１が、本発明における放射線ＣＴ装置の一実施形態である。
【００１６】
図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、走査ガントリ２と操作コンソール３と、撮影テーブル４とを有する。
【００１７】
走査ガントリ２は、Ｘ線管２０と、コリメータ２２と、検出器２３と、データ収集システム（Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＤＡＳ）２４と、Ｘ線コントローラ２５と、コリメータコントローラ２６と、回転部２７と、回転コントローラ２８とを有する。本発明における放射線源の一実施態様がＸ線管２０に相当し、本発明における２次元放射線検出器の一実施態様が検出器２３に相当する。
【００１８】
図２に示すように、Ｘ線コントローラ２５はＸ線管２０に接続され、コリメータコントローラ２６はコリメータ２２に接続される。また、図示は省略されているが、検出器２３はＤＡＳ２４に接続され、回転コントローラ２８は回転部２７に接続される。
【００１９】
Ｘ線管２０は、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号ＣＴＬ２５１に基づいて所定強度のＸ線をコリメータ２２に向かって放射する。
【００２０】
コリメータ２２は、コリメータコントローラ２６からの制御信号ＣＴＬ２６１に基づいて開口２２１の開度を調節することによって、Ｘ線管２０から放射されたＸ線のｚ軸方向の照射範囲を調節する。
【００２１】
検出器２３は、Ｘ線検出器を複数用いてｉ行ｊ列の２次元のマトリクス状に構成されている。各Ｘ線検出器は、たとえば、シンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオードの組み合わせによって構成される。
行方向には、たとえばｉ＝１０００個程度のＸ線検出器が配置されて１つの検出器列が構成されている。列方向には、たとえば、ｊ＝１６程度のＸ線検出器列が構成されている。上記のように、Ｘ線検出器をマトリクス状に配置することにより、全体として２次元Ｘ線検出器面２３Ｓが構成される。
【００２２】
図１および図２に示すように、検出器２３は、コリメータ２２から所定の間隔をおいて配置されている。コリメータ２２と検出器２３との間が、Ｘ線コーンビーム２９となる。このＸ線コーンビーム２９内に被検体６が移動される。
検出器２３は、コリメータ２２の開口２２１の部分から照射され、被検体６が移動されているＸ線コーンビーム２９を通過したＸ線ビーム５の強度をＸ線検出器面２３Ｓによって検出する。
【００２３】
ＤＡＳ２４は、操作コンソール３からの制御信号ＣＴＬ３０３に基づいて、Ｘ線検出器面２３Ｓを構成する個々のＸ線検出器からのＸ線強度の投影データを収集する。
ＤＡＳ２４は、収集した投影データをＡＤ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換して操作コンソール３に送信する。ＤＡＳ２４から送信されるデータは、ローデータ（ｒａｗ  ｄａｔａ）と呼ばれる。
【００２４】
回転部２７は、回転コントローラ２８からの制御信号に基づいて、Ｘ線コーンビーム２９内の所定の回転軸ＡＸまわりに回転する。
回転部２７にはＸ線管２０、コリメータ２２、検出器２３、ＤＡＳ２４、Ｘ線コントローラ２５、およびコリメータコントローラ２６が搭載されており、回転部２７の回転によってこれらの構成要素が相対的な位置関係を保ったまま回転軸ＡＸまわりに回転する。
【００２５】
本実施形態においては、回転軸ＡＸの方向に沿って、検出器２３の各検出器の列方向が配列される。そして、この回転軸ＡＸの方向、すなわち検出器２３の検出器の列方向をｚ軸方向とする。
【００２６】
撮影テーブル４は、たとえば、図示しないモーター等の駆動手段によって移動する。撮影テーブル４上に、被検体６が置かれる。撮影テーブル４は、操作コンソール３からの制御信号ＣＴＬ３０ｂを受けて、被検体６のＸ線コーンビーム２９内への搬入時、あるいは、被検体６の撮影時に相対位置を変更する。
撮影テーブル４は、Ｘ線コーンビーム２９内において、たとえば頭部から脚部への体軸の方向がｚ軸方向にほぼ一致するように被検体６を搬入する。これにより、Ｘ線管２０および検出器２３と被検体６とは、ｚ軸方向に沿って相対的に移動することになる。
【００２７】
Ｘ線コントローラ２５は、操作コンソール３の後述する中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０１に基づいて、Ｘ線管２０から放射されるＸ線の強度を制御する制御信号ＣＴＬ２５１をＸ線管２０に送信する。
【００２８】
コリメータコントローラ２６は、操作コンソール３からの制御信号ＣＴＬ３０２に応じて、コリメータ２２に送信する制御信号ＣＴＬ２６１によって開口２２１の幅を制御する。
【００２９】
回転コントローラ２８は、操作コンソール３の中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０４に基づいて、回転部２７に対し制御信号を送信して回転軸ＡＸまわりに回転させる。
【００３０】
次に、操作コンソール３について記述する。
図１に示すように、操作コンソール３は、中央処理装置３０と、入力装置３１と、表示装置３２と、記憶装置３３とを有する。
【００３１】
入力装置３１は、Ｘ線ＣＴ装置１を動かすために操作者からの指令入力を受け付けて中央処理装置３０に送信する。
表示装置３２は、中央処理装置３０による計算の結果得られたＣＴ画像を表示する。
記憶装置３３は、中央処理装置３０を介してＸ線ＣＴ装置１を動かすための各種プログラムやパラメータ、ＣＴ画像の画像等のデータを記憶する。
【００３２】
図２に示すように、中央処理装置３０は、制御部３４と、再構成部３６と、表示部３８とを有する。
中央処理装置３０は、１つのハードウェアのみを用いた構成であってもよいし、上述の各構成要素に対して適宜ハードウェアを割り当てたシステムとして構成してもよい。
【００３３】
制御部３４には、ＤＡＳ２４、入力装置３１、Ｘ線コントローラ２５、コリメータコントローラ２６、回転コントローラ２８および撮影テーブル４が接続される。制御部３４には、再構成部３６と表示部３８とがさらに接続されている。
なお、記憶装置３３は、制御部３４を介して、再構成部３６および表示部３８から適宜アクセスされる。
【００３４】
制御部３４は、撮影テーブル４に制御信号ＣＴＬ３０ｂを送信して被検体６をｚ軸方向に沿って移動させる。
また、制御部３４は、被検体６の断層像の画像再構成に用いる投影データを得るために、入力装置３１を介した操作者からの指令入力に基づいて操作ガントリ２に制御信号ＣＴＬ３０ａを送信して、被検体６を走査させる。被検体６の走査方法については後述する。制御部３４からの制御信号ＣＴＬ３０ａには、前述の制御信号ＣＴＬ３０１，３０２，３０３，３０４が含まれる。
さらに、制御部３４は、スキャンによってＤＡＳ２４が収集した被検体の投影データを制御部３４に送信する。制御部３４は、受信した投影データを再構成部３６に送信する。
【００３５】
再構成部３６は、制御部３４を介して投影データを受信する。そして、再構成部３６は、受信した投影データに対して画像再構成等の演算処理を行ない、被検体６の被検部位の断層像を再構成する。再構成部３６の詳細については後述する。
【００３６】
表示部３８は、制御部３４からの指令信号に応じて、再構成部３６が再構成した断層像を表示装置３２に表示させる。
【００３７】
ここで、再構成部３６について詳細に記述する。
図３は、上記の再構成部３６の構成を模式的に示すブロック図である。
【００３８】
図３に示すように、再構成部３６は、前処理部５１と、区分領域設定部５２と、補間データ生成部５３と、フィルタ処理部５４と、逆投影部５５と、後処理部５６とを有する。本発明の補間手段の一実施態様が区分領域設定部５２および補間データ生成部５３に相当し、本発明の画像再構成手段の一実施態様がフィルタ処理部５４、逆投影部５５および後処理部５６に相当する。
【００３９】
前処理部５１は、制御部３４から投影データを受信する。前処理部５１は、受信した投影データにオフセット補正やリファレンス補正などを施す。オフセット補正およびリファレンス補正などの処理は、画像を生成する前に実行されるため、前処理と呼ばれる。
なお、オフセット補正とは、データ収集系が備えるドリフトを主因として投影データに混入されるオフセット値を補正することである。また、リファレンス補正とは、Ｘ線管２０から放射されるＸ線の強度の変動を補正するためのものである。
前処理部５１は、上記のような補正が施された投影データを補間データ生成部５３およびフィルタ処理部５４に送信する。
【００４０】
区分領域設定部５２は、入力装置３１に入力された操作者からの指令入力に基づいて制御部３６を介して送信された区分領域情報を受信する。区分領域設定部５２は、受信した情報により再構成領域を区分し、区分領域として設定する。また、区分領域設定部５２は、設定した区分領域を補間データ生成部５３に送信する。
【００４１】
逆投影部５５は、区分領域設定部５２から送信された区分領域を受信する。また、補間データ生成部５３は、前処理部５１から前処理された投影データを受信する。
補間データ生成部５３は、区分領域設定部５２から受信した区分領域に基づいて所定の再構成画像上の重み係数を生成する。補間データ生成部５３は、区分されたそれぞれの再構成領域に対して逆投影されたデータを選択し、選択された逆投影データに重み係数を積和演算し、最終的な投影データとする。
【００４２】
フィルタ処理部５４は、補間データ生成部５３から送信された補間データおよび前処理部５１から送信された投影データを受信する。フィルタ処理部５４は、受信された上記のデータをフーリエ変換し、再構成関数を掛けて既存の逆フーリエ変換を行う。
逆投影部５５は、フィルタ処理部５４から送信されたデータを受信する。逆投影部５５は、フィルタ処理された投影データを補間データ生成部５３の生成した重み係数により補間選択し、逆投影データを生成する。  
後処理部５６は、逆投影部５５から送信された逆投影データを受信する。後処理部５６は、受信した逆投影データから断層像を再構成する。
【００４３】
補間データ生成
次に、補間データの生成について図面を参照して記述する。
【００４４】
図４および図５は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置１において、再構成される所定の再構成画像を模式的に示す概略断面図である。図４は、所定ビュー方向において、検出器２３の任意のｊ列を示している。なお、再構成画像として、ｊ列の検出器を含む検出器２３から検出される投影データに基づいて再構成される再構成領域Ｐｘｙが示されている。
【００４５】
図４に示すように、Ｘ線管２０から照射され、座標（ｘ１，ｙ１）で示される被検体の一部を通過するＸ線ビームｂｍ１は、被検体内を通過する領域に吸収されて検出器ｉ＋ｎチャネルおよび検出器ｉ＋ｎ＋１チャネルの間に入射する。また、座標（ｘ２，ｙ２）で示される被検体の一部を通過するＸ線ビームｂｍ２は、同様に検出器ｉチャネルおよび検出器ｉ＋１チャネルの間に入射する。このとき、上記のそれぞれの検出器ｉ，ｉ＋１，ｉ＋ｎ，ｉ＋ｎ＋１の各チャネルにおいては、図示を省略された他のｘ線ビームが入射されている。
そのため、上記の再構成領域において座標（ｘ１，ｙ１）および座標（ｘ２，ｙ２）で示される画素のデータを再構成するためには、Ｘ線ビームｂｍ１，ｂｍ２による投影データを補間する必要がある。
【００４６】
また、図５に示すｙｚ平面においても同様に、Ｘ線管２０から照射され、座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）で示される被検体の一部を通過するＸ線ビームｂｍ３は、被検体内を通過する領域に吸収されて検出器ｊ＋ｎチャネルおよび検出器ｊ＋ｎ＋１チャネルの間に入射する。また、座標（ｘ２，ｙ２，ｙ２）で示される被検体の一部を通過するＸ線ビームｂｍ２は、同様に検出器ｊチャネルおよび検出器ｊ＋１チャネルの間に入射する。このとき、上記のそれぞれの検出器ｊ，ｊ＋１，ｊ＋ｎ，ｊ＋ｎ＋１の各チャネルにおいては、図示を省略された他のＸ線ビームが入射されている。
そのため、上記の再構成画像において座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）および座標（ｘ２，ｙ２，ｙ２）で示される画素のデータを生成するためには、Ｘ線ビームｂｍ２，ｂｍ３による投影データを補間する必要がある。
【００４７】
上記の再構成画像において、Ｘ線ビームｂｍ１〜ｂｍ３によって画像再構成される投影データを補間する。
【００４８】
図６は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置１の補間工程を示すフローチャートである。
【００４９】
まず、再構成部３６の区分領域設定部５２に区分領域を設定する（ＳＴ１１）。
操作者は、入力装置３１の操作により制御部３４の区分領域設定部５２に、たとえば、回転中心ＡＸからの距離ｒを入力する。区分領域設定部５２はこの区分領域の輪郭情報として距離ｒを入力し、半径ｒの円として区分領域を設定し、補間データ生成部５３に送信する。なお、本実施形態においては、回転中心ＡＸと再構成画像の中心とが同じ座標に設定されている。
【００５０】
次に、区分領域設定部５２において設定された区分領域に基づいて再構成領域を区分する（ＳＴ１２）。
補間データ生成部５３は、図４および図５に示すように中心部（軸ＡＸ）から半径ｒにおいて設定される第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２とに再構成領域を区分する。たとえば、補間データ生成部５３は、区分領域の輪郭情報から再構成領域内の座標および移行領域用の補間重み係数を生成する。
ここで、区分された中心部近傍の画像生成領域が第１の領域Ｒ１に相当し、その周辺の領域が第２の領域Ｒ２に相当する。なお、図４に示すように、座標（ｘ１，ｙ１）は第１の領域Ｒ１に、座標（ｘ２，ｙ２）は第２の領域Ｒ２に含まれる。また、図５に示すように、座標（ｙ１，ｚ１）は第１の領域Ｒ１に、座標（ｙ２，ｚ２）は第２の領域Ｒ２に含まれる。
【００５１】
次に、補間データ生成部５３は区分されたそれぞれの領域Ｒ１，Ｒ２に対応して前処理されたデータの補間を投影データに対して行なう。もしくは、全種類の補間を前処理された投影データの全領域に対して行なう（ＳＴ１３）。
【００５２】
まず、図４を参照してチャネル方向における補間データの生成を記述する。
具体的には、第１の領域Ｒ１における座標（ｘ１，ｙ１）を通るＸ線ビームｂｍ１に基づくデータＤ（ｇ（ｘ１，ｙ１））を補間するために、補間データ生成部５３は投影データＤ（ｉ＋ｎ），Ｄ（ｉ＋ｎ＋１）の２点を選択する。用いる投影データの数は、操作者から入力装置３１を介して補間データ生成部５３に設定される。投影データＤ（ｉ＋ｎ），Ｄ（ｉ＋ｎ＋１）は、ｉ＋ｎチャネルの検出器およびｉ＋ｎ＋１チャネルの検出器において検出され、アドレスｉ＋ｎチャネルおよびｉ＋ｎ＋１チャネルで示される投影データを示す。
【００５３】
たとえば、投影データが記憶装置２３に記憶されている場合、補間データ生成部５３は、データを補間する位置と最も近い位置の検出器において検出された投影データＤを制御部３４を介して記憶装置２３から取り出す。
【００５４】
次に、上記のような２点の投影データを荷重平均して補間データＤ（ｇ（ｘ１，ｙ１））を算出する（ＳＴ１４）。
具体的には、補間データＤ（ｇ（ｘ１，ｙ１））は、線形補間の場合下記の式（１）で示すことができる。
【００５５】
（数１）
Ｄ（ｇ（ｘ１，ｙ１））＝（ｇ（ｘ１，ｙ１）−（ｉ＋ｎ））×  Ｄ（ｉ＋ｎ＋１）＋（ｉ＋ｎ＋１−ｇ（ｘ１，ｙ１））×  Ｄ（ｉ＋ｎ）    …（１）
【００５６】
本発明においては、再構成領域Ｐｘｙは２つの領域に区分されているので、第２の領域Ｒ２についても同様に補間を行う。このとき、周辺部である第２の領域Ｒ２の投影データは、中央部側の第１の領域Ｒ１よりも高次の補間が行なわれる。
【００５７】
第２の領域Ｒ２において座標（ｘ２，ｙ２）を通るＸ線ビームｂｍ２に基づく投影データＤ（ｇ（ｘ２，ｙ２））を補間するために、補間データ生成部５３は投影データＤ（ｉ−１），Ｄ（ｉ），Ｄ（ｉ＋１）の３点を選択する。ここで、コーンビームＢＰ法により再構成される画像は、回転軸ＡＸの中央部近傍ほどデータ密度が多く、中央部から遠ざかるほどデータ密度が少ない。そのため、第２の領域Ｒ２は中央部側の第１の領域Ｒ１よりも多くの投影データを用いてより精密に補間が行なわれる。
【００５８】
上記と同様にして、補間データ生成部５３は制御部３４を介して記憶装置３３から投影データＤを取り出す。そして、投影データＤを重み付き積和演算して補間データＤ（ｇ（ｘ２，ｙ２））を算出する。
たとえば、重みをｗ１，ｗ２，ｗ３とすると、補間データＤ（ｇ（ｘ２，ｙ２））は下記の式（２）で示すことができる。重みｗ１，ｗ２，ｗ３はハニングによる補間係数が生成されるアドレスｇ（ｘ２，ｙ２）の少数部分に基づいて決定され、それらの合計は、たとえば１とする。
【００５９】
（数２）
Ｄ（ｇ（ｘ２，ｙ２））＝ｗ１×Ｄ（ｉ−１）＋ｗ２×Ｄ（ｉ）＋ｗ３×Ｄ（ｉ＋１）…（２）
【００６０】
次に、図５を用いて列方向における補間を記述する。実質的に図４に示す行方向の補間と同様である。
具体的には、第１の領域Ｒ１の座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を通るＸ線ビームｂｍ３に基づくデータＤ（ｈ（ｘ１，ｙ１，ｚ１））を補間するために、補間データ生成部５３は投影データＤ（ｊ＋ｎ），Ｄ（ｊ＋ｎ＋１）の２点を選択する。投影データＤ（ｊ＋ｎ），Ｄ（ｊ＋ｎ＋１）は、ｊ＋ｎ列の検出器およびｊ＋ｎ＋１列の検出器において検出され、アドレスｊ＋ｎおよびｊ＋ｎ＋１で示される投影データを示す。
【００６１】
上記のような２点の投影データを重み付き積和演算して補間データＤ（ｈ（ｘ１，ｙ１，ｚ１））を算出する。投影データに荷重される重みｗ１，ｗ２は補間データが生成されるアドレスｈ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）の少数部分に基づいて決定され、それらの合計は、たとえば１とする。
【００６２】
次に、第２の領域Ｒ２の座標ｈ（ｘ２，ｙ２，ｚ２）のデータを補間するために、補間データ生成部５３は投影データＤ（ｊ−１），Ｄ（ｊ），Ｄ（ｊ＋１）の３点を選択する。ここで、コーンビームＢＰ法により再構成される画像は、回転軸ＡＸの中央部近傍ほどデータ密度が多く、中央部から遠ざかるほどデータ密度が少ないので、第２の領域Ｒ２は第１の領域Ｒ１と異なる次数で補間を行う。
【００６３】
上記と同様にして、補間データ生成部５３は制御部３４を介して記憶装置３３から投影データを取り出す。そして、投影データを重み付き積和演算して補間データＤ（ｈ（ｘ２，ｙ２，ｚ２））を算出する。たとえば、投影データに荷重される重みｗ１，ｗ２，ｗ３は補間データが生成されるアドレスｈ（ｘ２，ｙ２，ｚ２）の少数部分に基づいて決定され、それらの合計は、たとえば１とする。
【００６４】
上記の工程を繰り返して、補間データ生成部５３は、必要な補間データを生成する。なお、補間に用いた投影データ数は一例であり、中央部を３点補間し、その周辺部を５点補間してもよい。また、再構成領域を３以上の領域に区分してもよい。
さらに、補間に用いる投影データの数は、操作者からの入力により設定されるのではなく、補間データ生成部５３のプログラムにより設定されてもよい。
【００６５】
上記のように、逆投影によりデータ密度が濃くなる再構成領域の中央部はその周辺部と異なる次数で補間が行なわれる。
【００６６】
次に、図７を用いて、上記のＸ線ＣＴ装置１の動作を簡単に記述する。
図７は、Ｘ線ＣＴ装置１の動作を示すフローチャートである。
【００６７】
まず、Ｘ線管２０と検出器２３とを被検体の周りに回転させて、撮影テーブル４をｚ軸方向に移動させて、投影データを収集する（ＳＴ１）。
制御部３４は、画像再構成に用いる投影データを取得するために、撮影テーブル４および回転コントローラ２８に制御信号ＣＴＬ３０ｂおよびＣＴＬ３０４をそれぞれ送信して、撮影テーブル４をｚ軸方向に沿って移動させながら回転部２７を回転軸ＡＸまわりに回転させる。
撮影テーブル４上の被検体６から見ると、回転部２７に搭載されているＸ線管２０とコリメータ２２と検出器２３とが、回転軸ＡＸまわりに螺旋状に動くように見える。ＤＡＳ２４は、回転部２７の回転中に、所定のサンプリング間隔で投影データを収集する。ＤＡＳ２４は、収集された投影データを制御部３４に送信する。
【００６８】
次に、収集された投影データに対して前処理を行う（ＳＴ２）。
再構成部３６の前処理部５１は、制御部３４から投影データＤを受信する。受信した投影データは、前処理部５１によってオフセット補正やリファレンス補正などの既存の処理を施される。処理が施された投影データＤは、前処理部５２から補間データ生成部５３およびフィルタ処理部５４に送信される。
【００６９】
次に、前処理された投影データＤに対して補間処理を行う（ＳＴ３）。
投影データＤは、区分領域設定部５２および補間データ生成部５３において上記の補間処理を施される。補間処理されたデータＤは、フィルタ処理部５４に送信される。
【００７０】
次に、補間されたデータＤにフィルタ処理を行う（ＳＴ４）。
受信した投影データＤは、フィルタ処理部５４においてフィルタ処理される。たとえば、投影データＤに対して、高速フーリエ変換を施して周波数領域のデータにした後に、ぼけやノイズを低減するための再構成関数を掛け、さらに高速逆フーリエ変換によって元の投影データの形式に戻す。その後、フィルタ処理された投影データＤは、逆投影部５５に送信される。
【００７１】
次に、フィルタ処理した投影データＤに対して逆投影処理を行う（ＳＴ５）。
受信された投影データＤは、逆投影部５５において、既存の３次元逆投影処理され、逆投影データＤ’に変換される。得られた逆投影データＤ’は、後処理部５６に送信される。具体的には、各区分領域において、異なる次数で補間され画像再構成された２つの逆投影データに重みをつけて積和演算することにより、区分領域の補間後の逆投影データが得られる。
【００７２】
次に、逆投影データＤ’に対し後処理を行う（ＳＴ６）。
後処理部５６において、逆投影データＤ’をそれぞれ合成し断層像を再構成する。画像再構成された断層像は表示部３８および記憶装置２３に送信される。後処理部５６においては、断層像の色の変換や２次元表示と３次元表示との切換の処理なども行われる。
【００７３】
表示部３８は、制御部３４からの指令に応じて前記再構成部３６を受信し、その後、表示装置３２に転送する。表示装置３２は、受信した断層像を表示する。記憶装置２３は、受信した断層像を記憶する。
【００７４】
本実施形態によれば、コーンビームＢＰ法により再構成する際に、再構成画像の中央部からの距離に基づいて重み係数を求め、区分された領域において、周辺部の領域との重み付き積和演算による補間を行なう。
その結果、本来再構成により投影データ数の少ない周辺部において、より次数の高い補間を行うことが可能となる。そのため、再構成される画像においてノイズやアーチファクトが減少し、さらに、画像全体で均一なＳＮ比を得ることができる。また、均一な画像を得ることにより容易に読影することも可能になる。
【００７５】
また、本実施形態においては、一例として、２つの区分領域に分割し、中央部を２つの投影データを用い、その周辺部を３つの投影データを用いてそれぞれの領域の補間データを生成したが、たとえば、中央部を２つの投影データを用い、その周辺部を４つの投影データを用いて補間してもよい。以下、２つの投影データを用いて補間データを算出することを２点補間、３つの投影データを用いて補間データを算出することを３点補間とも称する。
さらに、たとえば、３つの区分領域を設定して中央部から第１の領域、第２の領域、第３の領域および第４の領域に区分し、第１の領域を２点補間、第２の領域を４点補間、第３の領域を５点補間、第４の領域を７点補間するというように、中央部から外周部へ補間に用いる次数を増やしてもよい。
【００７６】
〔変形例１〕
図８は、中心からの距離と、所定の距離における補間点数を示すグラフである。
図８（ａ）に示すように、閾値ｒ１を半径として生成される円の境界において、幅ｒ０の移行領域が形成されている。つまり、移行領域は、図８（ａ）に示される半径ｒａから半径ｒｂにおいて設定される領域となる。
【００７７】
つまり、本変形例においては、たとえば、上記のように半径ｒ１によって区分された中央部側の領域において２点補間を行い、その周辺部側の領域において３点補間を行う。また、その境界部分においては操作者からの入力に基づいて区分領域設定部５２により移行領域を設ける。
中央部側の領域においては中心から半径ｒａにより区分される領域で、補間データ生成部５３は２点補間を行う。
移行領域において、補間データ生成部５３は２点補間を行う領域を徐々に減少させてゆき、３点補間を行う領域を徐々に増加させてゆく。
距離ｒｂにより区分される領域の外側においては、補間データ生成部５３は、３点補間のみを行う。
【００７８】
また、本変形例は、図８（ｂ）に示すように移行領域を複数設定したときにも適用することができる。実質的に上記の図８（ａ）と同様の方法で補間データ生成部５３により補間が行われる。
【００７９】
本変形例１によれば、補間数が徐々に変化するので、区分された領域毎に補間点数を急激に増加させても生成された画像に影響することない。その結果、より均一な画像を画像再構成することができる。
【００８０】
〔変形例２〕
図９は、本変形例に係る再構成画像を模式的に示す概略図である。
本変形例においては、たとえば、区分領域を２つ設定し、区分された領域おいて検出器２３のチャネル方向と列方向から選択される補間点数を変える。
具体的には、補間データ生成部５３は、最も中央部の第１の領域においては、チャネル方向および列方向からそれぞれ２点補間を行い、最も外側の第３の領域においては、チャネル方向および列方向からそれぞれ３点補間を行う。第１の領域と第３の領域に挟まれた第２の領域において、補間データ生成部５３は、チャネル方向において３点補間を行い、列方向において２点補間を行う。
補間の次数を多くすることにより、逆投影された再構成画面のアーチファクトは低減するが、スライス厚は厚くなる。そのため、スライス厚には寄与が少ないチャネル方向に多点補間を用いる。その結果、生成される画像においてノイズやアーチファクトが低減される。
【００８１】
本変形例２によれば、補間数が徐々に変化するので、補間点数を急激に増加させても生成された画像に影響することない。また、第２の領域においてスライス厚に影響の少ないチャネル方向のみ補間次数を高くすることにより、画像再構成される断層像のスライス厚を厚くするのを防ぐとともに、低い次数の補間点数でノイズが低減された均一な画像を生成することができる。
【００８２】
本発明は以上の実施形態に限定されない。特許請求の範囲内で適宜変更が可能である。
たとえば、スキャンに用いる放射線は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線であってもよい。また、補間に用いる投影データ数は、中央部と周辺部とを異なるデータ数で補間を行えば、上記の例に限定されない。さらに、区分領域を細かく設定して中央部から徐々に補間点数を多くしてもよい。あるいは、２次元のＸ線検出器ではなく、１次元ラインセンサ検出器を用いても各区分領域の補間点数を変えることにより同様の効果が得られる。
その他、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の装置構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＸ線ＣＴ装置の要部の構成を示す図である。
【図３】図１および図２に示す再構成部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る補間の工程を模式的に示す概略断面図である。
【図５】本発明に係る補間の工程を模式的に示す概略断面図である。
【図６】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の補間工程を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】変形例１に係る干渉領域を設けた再構成画像において、中心からの距離と補間点数とを示すグラフである。
【図９】変形例２に係る再構成画像を模式的に示す概略図である。
【符号の説明】
【００８４】
１…Ｘ線ＣＴ装置
２…走査ガントリ
３…操作コンソール
４…撮影テーブル
６…被検体
２０…Ｘ線管
２２…コリメータ
２３…検出器
２３Ｓ…検出器面
２４…データ収集システム（ＤＡＳ）
２５…Ｘ線コントローラ
２６…コリメータコントローラ
２７…回転部
２８…回転コントローラ
２９…Ｘ線コーンビーム
３０…中央処理装置
３１…入力装置
３２…表示装置
３３…記憶装置
３４…制御部
３６…再構成部
３８…表示部
５１…前処理部
５２…区分領域設定部
５３…補間データ設定部
５４…フィルタ処理部
５５…逆投影部
５６…後処理部
【図１】
2005334230.tif 000003
【図２】
2005334230.tif 000004
【図３】
2005334230.tif 000005
【図４】
2005334230.tif 000006
【図５】
2005334230.tif 000007
【図６】
2005334230.tif 000008
【図７】
2005334230.tif 000009
【図８】
2005334230.tif 000010
【図９】
2005334230.tif 000011