(57)【要約】【課題】  少ない計算量で精度良く計算が行えるとともに、分割の自動化を可能とした光ＣＴ画像の再構成に適した画像再構成方法を提供する。【解決手段】  被検体に対して、所定の光照射位置からパルス光を照射し、この被検体内を透過して再出射されるパルス光を、光照射位置とは異なる複数の光検出位置で検出して、その検出光の時間分解波形から、被検体の内部情報を示す光ＣＴ画像を再構成する。このとき、被検体内部を複数の要素に分割した有限要素法に基づいて被検体の内部情報を示す光ＣＴ画像を再構成することとし、３角形または４面体の要素により被検体の解析対象モデルを要素分割し、ステップ関数を基底関数として光拡散方程式を離散化した陽解法に基づいて被検体の内部情報を算出する。【選択図】  図５
2005331292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して、所定の光照射位置からパルス光を照射し、前記被検体内を透過して前記被検体から再出射されるパルス光を、前記光照射位置とは異なる複数の光検出位置で検出し、検出光の時間分解波形から、前記被検体内部を複数の要素に分割した有限要素法に基づいて前記被検体の内部情報を示す光ＣＴ画像を再構成する画像再構成方法であって、
前記有限要素法は、３角形または４面体の要素により前記被検体の解析対象モデルを要素分割し、ステップ関数を基底関数として光拡散方程式を離散化した陽解法に基づいて前記被検体の内部情報を算出することを特徴とする画像再構成方法。
【請求項２】
前記要素分割においては、各要素の面積ないし体積を略同一に設定することを特徴とする請求項１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、生体などの被検体に対してパルス光を照射し、被検体内をパルス光が透過された透過光を検出することによって、被検体の内部情報を示す光ＣＴ画像を取得して再構成する画像再構成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、医療用の画像診断装置などにおいて、非侵襲で被検体の内部情報を計測する計測装置として、Ｘ線ＣＴ、超音波ＣＴ、ＭＲＩなどが用いられている。これに対して、近年、近赤外光が生体組織に対して高い透過性を有すること、生体組織中の酸素濃度を計測し得ること、Ｘ線などと比較して安全性が高いことなどから、非侵襲の計測方法として光ＣＴの開発と利用が進められている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
光ＣＴ計測においては、計測対象となる被検体に対してパルス光を照射する。そして、照射したパルス光が被検体内を透過して被検体の外部へと出力される透過光を検出し、その透過光の時間分解波形から被検体の内部情報を取得するとともに、取得された内部情報から被検体の光ＣＴ画像を再構成する（例えば、特許文献１参照）。また、連続光（ＣＷ光）を用いた光ＣＴ計測でも、同様に、被検体の内部情報を示す光ＣＴ画像を得ることができる。
【非特許文献１】上田之雄著「近赤外光を用いた生体計測」光技術コンタクトVol.35,No.7、1999年、397頁〜404頁
【特許文献１】特開平７−２３９２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した光ＣＴ計測は、例えば、乳房内での腫瘍の有無あるいは乳房内組織の吸収分布などを画像化する非侵襲の乳がん診断装置（マンモグラフィー装置）などに用いることができる。このように、光ＣＴ計測を生体の診断等に用いる場合、光ＣＴ画像である生体の断層画像を、光ＣＴ計測の計測データから高精度かつ高速で再構成することが求められている。しかしながら、光ＣＴ装置において従来用いられている画像再構成方法では、充分な精度が得られていない。
【０００５】
すなわち、光ＣＴ計測では、通常、計測対象となる被検体が光の拡散距離などと比べて大きい。また、光ＣＴ画像での解像度を上げようとすれば、パルス光を照射する光源や、透過光を検出する光検出器などの個数を増やす必要がある。
【０００６】
例えば、マンモグラフィー装置の被検体となる乳房の形状・サイズは人により様々であり、基本的に曲面形状が主体となっている。従来用いられている画像再構成方法では、複雑な形状に対応するためにも、精度を確保するためにもメッシュを細かく分割する必要があり、この結果、計算量が増大して計算時間が増えてしまうという問題があった。また、メッシュの分割方法・位置やメッシュの計算順序等への計算結果の依存性が大きく、これらが適切でないと計算が収束せず、発散することがあるため、分割の自動化が困難で、熟練者による分割設定を必要としていた。
【０００７】
以上の問題点に鑑み、本発明は、少ない計算量で精度良く計算が行えるとともに、分割の自動化を可能とした光ＣＴ画像の再構成に適した画像再構成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明にかかる画像再構成方法は、被検体に対して、所定の光照射位置からパルス光を照射し、被検体内を透過して被検体から再出射されるパルス光を、光照射位置とは異なる複数の光検出位置で検出し、検出光の時間分解波形から、被検体内部を複数の要素に分割した有限要素法に基づいて被検体の内部情報を示す光ＣＴ画像を再構成する画像再構成方法であって、この有限要素法は、３角形または４面体の要素により被検体の解析対象モデルを要素分割し、ステップ関数を基底関数として光拡散方程式を離散化した陽解法に基づいて被検体の内部情報を算出することを特徴とする。この要素分割においては、各要素の面積ないし体積を略同一に設定することが好ましい。
【０００９】
有限要素法を用いて要素を３角形または４面体の要素に分割することで、被検体の表面形状をすべて要素の境界として定義することができる。そのため、複雑な形状に対しても少ない要素数でモデル化することができる。光拡散方程式をステップ関数を基底関数として離散化することにより、光拡散方程式の離散化が容易となり、陽解法に基づいた計算が可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複雑な形状を有する被検体についても形状を正しく模擬しながら、少ない要素数で分割を行うことができるため、計算量を削減することができるとともに、計算に伴う誤差の蓄積も減らすことができるので、精度も確保することができる。さらに、分割数を減らし、形状との適合性を高めることにより、メッシュ分割を自動化することも可能となるので、多様な被検体に対して短時間で画像再構成を行うことが可能となる。
【００１１】
特に各要素の面積（３角形要素の場合）ないし体積（４面体要素の場合）を略同一にすると、計算の収束性が良くなり、陽解法により計算が簡略化され、好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。なお、図面の寸法比率は、実際のものと必ずしも一致していない。
【００１３】
図１は、本発明に係る画像再構成方法を実施する光ＣＴ装置１００の一実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。図１に示す光ＣＴ装置１００は、生体などの被検体Ｍを計測対象として光ＣＴ計測を行うものである。本光ＣＴ装置１００は、被検体Ｍに対してパルス光を照射する光照射手段１と、被検体Ｍ内をパルス光が透過された透過光を検出する光検出手段２と、透過光を計測する時間分解波形計測装置３と、装置各部の動作制御等を行う制御装置４とを備える。
【００１４】
光照射手段１は、パルス光供給部１０と、入力用光ガイド１２と、パルス光入力部１３とから構成されている。パルス光供給部１０には、被検体Ｍに対応して、所定波長及び所定時間幅のパルス光を出力するパルス光源１１が設けられている。パルス光源としては、例えばパルスレーザなどが用いられる。
【００１５】
被検体Ｍへとパルス光を照射するパルス光入力部１３は、被検体Ｍの表面の所定の位置（光照射位置）に取り付けられている。パルス光源１１と、パルス光入力部１３とは、入力用光ガイド１２により光学的に接続されている。この入力用光ガイド１２としては、赤外光用光ファイバを用いることができる。
【００１６】
ここでは、光照射手段１内にパルス光供給部１０と、入力用光ガイド１２と、パルス光入力部１３とを１組設けた例を説明しているが、これらを複数組設けて、被検体Ｍの異なる場所から光照射を行える構成としてもよい。また、被検体Ｍの外表面上のパルス光入力部１３位置を移動させつつ、複数回の測定を行うことも可能である。
【００１７】
一方、光検出手段２は、透過光検出部２０と、出力用光ガイド２２と、透過光出力部２３とから構成されている。被検体Ｍをはさんで、上述した光照射位置に対向する位置には、所定の配列間隔で所定の位置に配列されたＮ個（Ｎは複数）の光検出位置が設定されている。そして、各光検出位置には、Ｎ個の透過光出力部２３１〜２３Ｎが設けられている。透過光出力部２３１〜２３Ｎのそれぞれは対応するＮ個の光検出器２１１〜２１ＮとＮ本の光ガイド２２１〜２２Ｎにより光学的に接続されている。これらの光ガイド２２１〜２２Ｎもまた、赤外光用光ファイバを用いることができる。また、光検出器２１１〜２１Ｎとしては、微弱な赤外線を精度良く検出することが可能な光電子増倍管等を用いることが好ましい。これにより、被検体Ｍを透過・拡散して光検出位置から外部へ出射された透過光は、光検出器２１１〜２１Ｎにより検出される。
【００１８】
光検出器２１１〜２１Ｎの出力信号（被検体Ｍからの透過光の検出信号）である透過光検出部２０の出力信号は、時間分解波形計測装置３に入力される。また、この時間分解波形計測装置３には、パルス光供給部１０から、パルス光源１１によるパルス光供給のタイミング信号を含む照射データが入力されている。時間分解波形計測装置３は、パルス光供給部１０からのパルス光の照射データを参照しつつ、透過光検出部２０からの透過光の検出データに基づいて、光検出器２１１〜２１Ｎのそれぞれで検出された透過光の時間分解波形を計測する。
【００１９】
光照射手段１、光検出手段２、及び時間分解波形計測装置３の動作制御及び必要なデータ処理等は、制御装置４によって行われる。本実施形態における制御装置４は、光ＣＴ計測制御装置４１と、画像再構成装置４２と、データ記憶装置４３とを有して構成されている。この画像再構成装置４２により、本発明に係る画像再構成方法が実行される。
【００２０】
光ＣＴ計測制御装置４１は、本光ＣＴ装置によって実行される光ＣＴ計測を制御する。具体的には、パルス光供給部１０のパルス光源１１によるパルス光の供給動作、透過光検出部２０の光検出器２１１〜２１Ｎによる透過光の検出動作、及び時間分解波形計測装置３による透過光の時間分解波形の計測動作など、装置各部の動作をそれぞれ制御する。
【００２１】
画像再構成装置４２は、時間分解波形計測装置３によって計測された透過光の時間分解波形から、被検体Ｍの内部情報を示す光ＣＴ画像を再構成する。また、データ記憶装置４３は、制御装置４においてデータ処理される各データ等を必要に応じて格納する。
【００２２】
また、この制御装置４には、表示装置５が接続されている。表示装置５には、例えば、画像再構成装置４２において再構成された被検体Ｍの光ＣＴ画像が表示される。あるいは、透過光の時間分解波形などの各データや、本装置における光ＣＴ計測の実行状況に関するデータなどを表示する構成としても良い。
【００２３】
図２は、被検体Ｍと、パルス光供給部１０及び透過光検出部２０の関係を表す模式図である。ここでは、略円形の被検体Ｍに対して、１個のパルス光供給部１０と透過光検出部２０を配置した場合を例に示す。
【００２４】
ここでは、被検体Ｍの左側面上に光照射位置が設定され、パルス光源１１からのパルス光は、入力用光ガイド１２によりパルス光入力部１３に接続されている。
【００２５】
これに対して、被検体Ｍの右側面上には、７個の光検出位置が等間隔で配列されている。そして、これら光検出位置（Ｎ＝７）のそれぞれに透過光出力部２３１〜２３７が設けられ、光ガイド２２１〜２２７により、透被検体Ｍからの透過光を光検出器２１１〜２１７へと導いている。
【００２６】
次に、測定手順を説明する。光照射手段１に設けられたパルス光源１１から所定のタイミングでパルス光を供給する。供給されたパルス光は、パルス光入力用の光ガイド１２及びパルス光入力部１３を介して、所定の光照射位置から被検体Ｍへと照射される。被検体Ｍ内に入力されたパルス光は、その各部において吸収や散乱を受けつつ被検体Ｍ内を伝搬する（図２中の光路を参照）。そして、最終的に被検体Ｍ内を透過して光検出位置に到達したパルス光の光成分は、透過光出力部２３１〜２３７及び光ガイド２２１〜２２７を介して、それぞれの光検出器２１１〜２１７によって検出される。検出した光の光強度を表す信号は、光検出器２１１〜２１７から時間分解波形計測装置３へと送られ、各光強度の時間変化を示す時間分解波形が求められ、制御装置４へと送られ、処理される。
【００２７】
なお、実際の測定に際しては、光照射位置と光検出位置の組み合わせの異なる時間分解波形データを多数取得しておくことが好ましい。このためには、パルス光源１１、光ガイド１２及びパルス光入力部１３を複数設けて、切り替えて照射を行ったり、被写体Ｍに対して少なくともパルス光源１１、光ガイド１２及びパルス光入力部１３の位置を移動させて測定を行えばよい。
【００２８】
次に、図１に示した光ＣＴ装置における被検体Ｍの内部情報の算出、及び光ＣＴ画像の再構成について説明する。図３は、図１に示した光ＣＴ装置における画像再構成装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００２９】
図３に示す画像再構成装置４２は、波形データ取得部４２１と、内部情報算出部４２２とを有して構成されている。ここで、本構成例における内部情報算出部４２２では、光拡散方程式を離散化して有限要素法に基づいて被検体Ｍの内部情報である吸収係数や散乱係数の分布を算出する。画像再構成装置４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置、各種インターフェース等によって構成されており、各部が独立したハードウェアによって構成されていてもよいし、共通のハードウェア上で機能するソフトウェアとして構成されていてもよい。
【００３０】
図３に示した画像再構成装置４２の構成を参照しつつ、本発明による光ＣＴ画像の画像再構成方法について説明する。図４は、図３に示した画像再構成装置による画像再構成方法を概略的に示すフローチャートである。
【００３１】
時間分解波形計測装置３によって計測され、制御装置４の画像再構成装置４２へと送られた透過光の時間分解波形は、波形データ取得部４２１に入力される。波形データ取得部４２１は、各検出位置における透過光の時間分解波形データを取得する（ステップＳ１０１、波形データ取得ステップ）。
【００３２】
一方、これとは、別に被検体Ｍの形状、光照射位置、光検出位置等の境界条件に基づいて被検体Ｍの要素分割を行っておく（ステップＳ１０２、要素分割ステップ）。この要素分割を用いて算出を行う。
【００３３】
ステップＳ１０１、Ｓ１０２の結果を基にして、次に、内部情報算出部４２２において、求めた時間分解波形データに基づいて、被検体Ｍの内部情報の算出が行われる（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）。この内部情報としては、物体内部における吸収係数μａ、散乱係数μｓがある。
【００３４】
具体的には、まず、計算対象となっている物理量について、被検体Ｍ全体での初期値を設定する（ステップＳ１０３、初期値算出ステップ）。初期値としては、時間分解波形データを基にして被検体Ｍ全体の物理量の平均値を推定して、これを初期値に設定するとよい。
【００３５】
続いて、透過光の時間分解波形データに対してステップＳ１０２で生成した三角形要素に対して所定の計算モデルを適用し、被検体Ｍの各部での物理量の分布を算出する（ステップＳ１０４、物理量算出ステップ）。そして、得られた物理量分布を画像形式で出力する（ステップＳ１０９、出力ステップ）。これにより、被検体Ｍ内での物理量分布を示す光ＣＴ画像を再構成することができる。
【００３６】
図４に示したフローチャートにおいては、物理量分布を算出する物理量算出ステップＳ１０４について、計測値の算出手順の一例をステップＳ１０５〜Ｓ１０８として示してある。この算出手順では、まず、物理量分布を算出するための計算モデルを作成する（Ｓ１０５）。あるいは、あらかじめ作成された計算モデルを使用しても良い。なお、計算モデルとしては、被検体Ｍ内における光の伝搬条件を再現するように構成されたモデルなどが用いられる。
【００３７】
次に、被検体Ｍの各部での物理量について、作成された計算モデルを適用して、定めた初期値に対する偏差を予測する（Ｓ１０６）。また、予測された偏差の値について、計算モデルでの演算結果に基づいて予測値の誤差を算出し（Ｓ１０７）、誤差の大きさを判断する（Ｓ１０８）。
【００３８】
予測値の誤差の大きさの判断においては、許容される誤差範囲を指定する閾値誤差εをあらかじめ設定しておく。そして、算出された誤差が閾値誤差ε以上であれば、計算モデルによる光の伝搬の再現や物理量予測の精度が不充分であるとして、偏差の予測及び誤差の算出（Ｓ１０６、Ｓ１０７）を繰り返して行う。一方、誤差が閾値誤差εよりも小さければ、初期値及び偏差の分布から、物理量分布を算出する。
【００３９】
ここで、被検体Ｍの内部情報算出に用いられる計算モデルとしては、例えば、フィルタ法及び有限要素法を組み合わせた計算モデルを適用することが好ましい。このような計算モデルによれば、特に高精度かつ高速で、内部情報の算出及び光ＣＴ画像の再構成を行うことができる。また、これ以外の計算モデルを用いても良い。
【００４０】
図４のフローチャートに示した画像再構成方法について、その具体的な実施例を説明する。以下においては、被検体Ｍの内部情報を示し光ＣＴ計測による画像化の対象となる物理量μとして、主に吸収係数μａを想定している。
【００４１】
図２に示した被検体Ｍについて画像再構成を行う場合、本発明においては上述したような要素分割により被検体Ｍ内を区分して、被検体Ｍの各部に対応する計測要素を作成している。ここでは、図５に示されるように、３７個の節点により、５４個の三角形要素に分割した場合を例に説明する。
【００４２】
これらの区分された計測要素は、被検体Ｍの各部での物理量μの算出や、算出された物理量μの計測値の分布から再構成される光ＣＴ画像の表示などに用いられる。ただし、物理量μの算出を高精度で行うため、例えば、物理量算出においては、区分を細かくしておき、表示については区分を粗くしてもよい。また、表示を簡易化するために、物理量算出は三角形要素で行い、表示は正方メッシュを利用して行ってもよい。
【００４３】
このような被検体Ｍの計測要素への区分については、物理量に対して必要とされる算出精度や、物理量を算出する演算処理の処理速度などを考慮して、その区分幅や区分数を好適に設定することが好ましい。
【００４４】
まず、計算モデルの作成について説明する。光拡散方程式及び有限要素法を用いて、光ＣＴの計測対象である被検体Ｍに対する順問題（forward problem）での計算モデルを作成する。
【００４５】
光照射手段にパルス光源として設けられているパルスレーザから、被検体Ｍに対してパルスレーザ光が照射されるとする。被検体Ｍの媒質中に入力されたパルス光は、その各部において吸収や散乱を受けつつ被検体Ｍ内を伝搬する。このような媒質中での光の伝搬は、以下の光拡散方程式
【００４６】
【数１】
2005331292.tif 000003
【００４７】
によって表される。ここで、φ（ｒ，ｔ）は被検体Ｍ内の３次元位置ｒ（ｘ，ｙ，ｚ）及び時間ｔでの光密度、ｃは被検体Ｍの媒質中での光速、μａ（ｒ）は吸収係数、ｑ（ｒ，ｔ）は光源の光密度である。また、Ｄ（ｒ）は光拡散係数であり、μｓ’（ｒ）は換算散乱係数である。
【００４８】
次に、式（１）の偏微分方程式を状態空間システム（state-space system）に変換するため、ガラーキン近似法（Galerkin approximation）を適用し、式（２）のように位置ｒと時間ｔとに分離（離散化）する近似を行う。
【００４９】
【数２】
2005331292.tif 000004
【００５０】
ここで、ｉは要素の番号、ｘは要素の値（光密度）、右辺第２項は基底関数である。基底関数の値は次のように定義される。
【００５１】
【数３】
2005331292.tif 000005
【００５２】
同様に光源ｑは、以下の式で定義される。
【００５３】
【数４】
2005331292.tif 000006
【００５４】
ここでｕは光源の強度（光密度）を表す。（２）（３）式を（１）式に代入し、両辺に基底関数をかけて、領域で積分すること（ガラーキン法）により、以下の状態空間方程式が得られる。
【００５５】
【数５】
2005331292.tif 000007
【００５６】
ここで、
【００５７】
【数６】
2005331292.tif 000008
【００５８】
である。ここで、要素分割において、図６（ａ）に示されように、各要素をその面積と重心座標によって代表させる。ここで、境界要素については、、図６（ｂ）に示されるように、仮想要素を考えることで、その他の要素と同様に考えることができる。このようにすると、対角行列要素Ｅｉｉは、以下のように整理される。
【００５９】
【数７】
2005331292.tif 000009
【００６０】
つまり、行列Ｅは対角要素に面積成分を持つ行列となる。ここで、各要素の面積を同一とすると、対角要素がすべて同一になるため、その後の計算をさらに簡略化することができる。
【００６１】
また、要素ｉと要素ｊの重心間距離をｒijとすれば要素ｉのＧであるＧｉｉは３辺での勾配２乗（要素ｉには３つの三角形が接しているため）に合致するから、
【００６２】
【数８】
2005331292.tif 000010
【００６３】
であり、要素ｉと要素ｊとは一辺で接しているから、両者間の勾配に合致し、
【００６４】
【数９】
2005331292.tif 000011
【００６５】
となる。これらを（５）式に導入すれば、Ｅ−１は容易に求まるから、有限要素法を用いて陽解法で計算することができる。
【００６６】
次に、非線型フィルタ（カルマンフィルタ）を用いた被検体の光ＣＴ画像の再構成、すなわち、被検体Ｍに対する逆問題（inverse problem）について説明する。例えば、被検体の内部情報として算出対象となっている物理量μが吸収係数μａであるとすれば、光ＣＴ画像の再構成では、被検体Ｍの媒質中での吸収係数μａの分布を推定して画像化する。
【００６７】
逆問題を解いて画像再構成を行うため、上述した状態空間方程式からシグナルモデルは、以下の式により与えられる。
【００６８】
【数１０】
2005331292.tif 000012
【００６９】
また、フィルタ方程式は、以下のように与えられる。
【００７０】
まず、初期化情報（Initialization, a priori information）は、
【００７１】
【数１１】
2005331292.tif 000013
【００７２】
で与えられる。
【００７３】
また、時間更新（Time Update）は、
【００７４】
【数１２】
2005331292.tif 000014
【００７５】
で与えられる。ここで、
【００７６】
【数１３】
2005331292.tif 000015
【００７７】
である。
【００７８】
また、計測値更新（Measurement Update）は、
【００７９】
【数１４】
2005331292.tif 000016
【００８０】
で与えられる。ここで、
【００８１】
【数１５】
2005331292.tif 000017
【００８２】
である。
【００８３】
これらの時間更新及び計測値更新を繰り返すことによって、物理量分布を求めることができる。以上の計算を、計測値との誤差が充分小さく最適な値となるまで繰り返し、終了した時点での物理量分布を出力して計算を完了する。
【００８４】
ここで、本発明にかかる要素分割の有効性を確認するシミュレーション結果について説明する。図７は、画像再構成を行う被検体モデルにおける吸収体の配置を示す三角形メッシュに合わせて示した図である。ここでは、被検体を直径８センチの円形とし、全体の散乱係数は一律に１．０ｍｍ−１であり、周辺媒質の吸収係数は０．０１ｍｍ−１とした。ここで、中心から２センチ離れた右上側に吸収係数０．０２ｍｍ−１の吸収体Ａが、中心に隣接する左下の領域に吸収係数０．０１５ｍｍ−１の吸収体Ｂがそれぞれ配置されている。このような被検体モデルに対し、７個の検出器で測定を行った結果を基にして、正方要素で画像再構成を行った場合と、三角形要素で画像再構成を行った場合とで再構成結果を比較した。
【００８５】
図８は、正方形分割の場合のメッシュを示している。図８に示すメッシュは１０ｍｍ×１０ｍｍの８×８メッシュで四隅を除く計６０要素で模擬している。さらに、１ｍｍ×１ｍｍに微細化したメッシュでも計算を行った。一方、三角形メッシュは、図５に示されるメッシュを使用した。これは、計５４メッシュであり、各メッシュの大きさは略均一な９０〜１００ｍｍ２に設定されている。
【００８６】
図９は、画像再構成結果に基づく検出点位置の出力をプロットして比較したものである。１ｍｍ単位の正方メッシュで分割したケース（三角で示す。）が最も再現性はよいが、メッシュ数が他の１００倍近くに達するため、計算量が膨大で、計算時間がかかるという難点がある。一方、１０ｍｍ単位の正方メッシュで分割したケース（菱形で示す。）では、再現性が良くない。これに対して、本発明の３角形要素分割による場合（四角形で示す。）には、１０ｍｍ単位の正方メッシュよりも分割数は少ないにも関わらず、１ｍｍ単位の正方メッシュで分割したケースに近い計算結果が得られており、少ない計算時間で精度が得られていることが確認された。
【００８７】
図１０は、３角形要素を用いた場合の再構成画像（吸収係数）を示す図である。図から内部の吸収係数の再構成も少ない分割数の割に精度良く行えていることが確認された。
【００８８】
本発明にかかる画像再構成方法は、特に、生体等を計測する場合に有効である。生体には矩形等の形状を有する部位は少なく、曲面・曲線で構成される部位がほとんどである。本発明によれば、被検体のこうした曲面、曲線に合致した形状で要素分割を行うことができるので、精度良く画像再構成を行うことができる。さらに、３角形を組み合わせることで、少ない要素数で複雑な形状を模擬することができるので、計算量を削減しつつ、精度良く計算を行うことができる。また、必要な部分を節点とすることで、メッシュ分割を自動的に行うのが容易になる。
【００８９】
以上の説明では、形状モデルが２次元であったため、３角形要素により要素分割を行ったが、３次元の形状モデルを用いる場合には、３角形の面を４つ有する４面体要素により要素分割を行えばよい。
【００９０】
本発明による光ＣＴ装置及び画像再構成方法は、上記した実施形態及び実施例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、光ＣＴ装置における光照射手段及び光検出手段の構成については、図１に示した構成に限らず、光ＣＴ計測の対象とする被検体Ｍの形状や大きさ等に応じて、様々な構成とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明による光ＣＴ装置１００の一実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】被検体Ｍと、パルス光供給部１０及び透過光検出部２０の関係を表す模式図である。
【図３】図１に示した光ＣＴ装置における画像再構成装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明による画像再構成方法を概略的に示すフローチャートである。
【図５】被検体Ｍの分割モデルの模式図である。
【図６】要素分割手法を説明する図である。
【図７】画像再構成を行う被検体モデルにおける吸収体の配置を示す図である。
【図８】正方形分割のメッシュを示す図である。
【図９】画像再構成結果に基づく検出点位置の出力をプロットして比較したものである。
【図１０】三角形要素を用いた場合の再構成画像（吸収係数）を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１…光照射手段、２…光検出手段、３…時間分解波形計測装置、４…制御装置、５…表示装置、１０…パルス光供給部、１１…パルス光源、１２…入力用光ガイド、１３…パルス光入力部、２０…透過光検出部、２２…出力用光ガイド、２３…透過光出力部、４１…光ＣＴ計測制御装置、４２…画像再構成装置、４３…データ記憶装置、１００…光ＣＴ装置、４２１…波形データ取得部、４２２…内部情報算出部、Ｍ…被検体。
【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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