(57)【要約】【課題】散乱線の影響をより効果的に補正して断層像のアーチファクトを低減することが可能な放射線計算断層画像装置および断層像データ生成方法を提供する。【解決手段】X線CT装置１０は、被検体１を通過したX線を検出する２次元的に配列された複数のX線検出チャンネルchと、この複数のX線検出チャンネルchの検出値から得られるX線検出チャンネルch毎の被検体１の投影データに基づいて被検体１の断層像の断層像データを計算して再構成する演算・制御装置２３とを有し、この演算・制御装置２３は、X線検出チャンネルch毎に、投影データから得られるX線の被検体１中における経路長と相関関係を持たせた補正値を用いて上述の投影データを補正し、補正した投影データに基づいて断層像データを生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を通過した放射線を検出する２次元的に配列された複数の放射線検出素子を備える放射線検出器と、
前記複数の放射線検出素子の検出値から得られる前記放射線検出素子毎の前記被検体の投影データに基づいて前記被検体の断層像の断層像データを計算して再構成する再構成手段と
を有し、
前記再構成手段は、前記放射線検出素子毎に、前記投影データから得られる前記放射線の前記被検体中における経路長と相関関係を持たせた補正値を用いて前記投影データを補正し、補正した前記投影データに基づいて前記断層像データを生成する
放射線計算断層画像装置。
【請求項２】
前記補正値には、前記被検体として前記経路長を異ならせるファントムを用い、当該ファントムを通過した前記放射線を前記複数の放射線検出素子により検出するキャリブレーションスキャンに基づいて得られた値を用いる
請求項１に記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項３】
前記放射線検出器は所定の回転軸回りに前記ファントムの周囲を回転し、
前記複数の放射線検出素子は、第１の配列方向と当該第１の配列方向に直交する第２の配列方向との２つの配列方向に２次元的に広がっており、
前記複数の放射線検出素子は、前記第１の配列方向においては前記回転軸回りの回転の回転方向に沿って湾曲して配列されており、前記第２の配列方向においてはフラットに配列されている
請求項２に記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項４】
断面楕円の前記ファントムの周囲の複数の方向から当該ファントムを通過した前記放射線を前記放射線検出器により検出して前記経路長の異なる複数の前記投影データを入手し、当該投影データに所定の演算処理を施した値を元データとし、当該元データを前記経路長に関し所定関数にフィッティングして得られた値を、前記補正値とする
請求項２または３に記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項５】
前記補正値が、前記放射線のビームの開口幅をパラメータとして含んで得られている
請求項２〜４のいずれかに記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項６】
ある基準の開口幅において得られた前記投影データと前記基準の開口幅とは大きさの異なる開口幅において得られた前記投影データとの差分を、前記補正値の前記元データとする
請求項４または５に記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項７】
前記元データを前記経路長に関し所定関数にフィッティングして得られた値を前記補正値とする
請求項６に記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項８】
前記元データを、前記基準の開口幅とは大きさの異なる複数の前記開口幅において得られた前記投影データに基づいて計算する
請求項７に記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項９】
前記開口幅を、前記複数の放射線検出素子の前記第２の配列方向において変化させる
請求項５〜８のいずれかに記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項１０】
被検体を通過した放射線を検出する２次元的に配列された複数の放射線検出素子を備える放射線検出器と、前記複数の放射線検出素子の検出値から得られる前記放射線検出素子毎の前記被検体の投影データに基づいて前記被検体の断層像の断層像データを計算して再構成する再構成手段とを有する放射線計算断層画像装置における断層像データ生成方法であって、
前記再構成手段により、前記投影データから得られる放射線の被検体中における経路長と相関関係を持たせた補正値を用いて前記投影データを補正するステップと、
前記再構成手段により補正した前記投影データに基づいて前記断層像データを生成するステップと
を有する断層像データ生成方法。
【請求項１１】
前記補正値には、前記被検体として前記経路長を異ならせるファントムを用い、当該ファントムを通過した前記放射線を前記複数の放射線検出素子により検出するキャリブレーションスキャンに基づいて得られた値を用いる
請求項１０に記載の断層像データ生成方法。
【請求項１２】
前記ファントムの周囲において前記放射線検出器を所定の回転軸回りに回転させ、
第１の配列方向と当該第１の配列方向に直交する第２の配列方向との２つの配列方向に２次元的に配列させており前記第１の配列方向においては前記回転軸回りの回転方向に沿って湾曲して配列させ前記第２の配列方向においてはフラットに配列させた前記複数の放射線検出素子に、前記２つの配列方向に広がった前記放射線のビームを照射して得た投影データを前記投影データとして用いる
請求項１１に記載の断層像データ生成方法。
【請求項１３】
断面楕円の前記ファントムの周囲の複数の方向から当該ファントムを通過した前記放射線を前記放射線検出器により検出して前記経路長の異なる複数の前記投影データを入手し、当該投影データに所定の演算処理を施した値を元データとし、当該元データを前記経路長に関し所定関数にフィッティングして得られた値を、前記補正値とする
請求項１１または１２に記載の断層像データ生成方法。
【請求項１４】
前記補正値として、前記放射線のビームの開口幅をパラメータとして有する値を用いる
請求項１１〜１３のいずれかに記載の断層像データ生成方法。
【請求項１５】
ある基準の開口幅において得られた前記投影データと前記基準の開口幅とは大きさの異なる開口幅において得られた前記投影データとの差分を、前記補正値の元データとする
請求項１３または１４に記載の断層像データ生成方法。
【請求項１６】
前記元データを前記経路長に関し所定関数にフィッティングして得られた値を前記補正値とする
請求項１５に記載の断層像データ生成方法。
【請求項１７】
前記元データを、前記基準の開口幅とは大きさの異なる複数の前記開口幅において得られた前記投影データに基づいて計算する
請求項１６に記載の断層像データ生成方法。
【請求項１８】
前記開口幅を、前記複数の放射線検出素子の前記第２の配列方向において変化させる
請求項１４〜１７のいずれかに記載の断層像データ生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、VCT（Volume CT(Computed Tomography)）装置や多列CT装置等の、容積データを取得することが可能な放射線計算断層画像装置、およびこの放射線計算断層画像装置における断層像データ生成方法に関する。
特に、本発明は、補正により散乱線の影響を抑制する放射線計算断層画像装置および断層像データ生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえばX線CT装置として、複数のX線検出素子を２次元的に配列したX線検出器により被検体の投影データを収集する装置が知られている。複数のX線検出素子は、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線検出素子の列が軸方向に沿って所定の幅分形成されるため、X線検出素子が２次元的に配列されたX線検出器は、多列検出器と呼ばれる。
多列検出器において、軸に沿う方向は、たとえば列方向と呼ばれ、列方向に直交する方向は、たとえばチャンネル方向と呼ばれる。
【０００３】
多列検出器を備えるX線CT装置においては、上記軸回りの複数の位置において、所定の焦点から列方向およびチャンネル方向に広がりを有するX線のファンビームを多列検出器に照射することによって、被検体の断層に関する投影データを収集する。
この投影データに基づいて、被検体の断層像が再構成計算によって生成される。
【０００４】
このようにX線検出器が２次元的な広がりを有するようになってくると、焦点から直接的に検出面に入射するX線以外のX線、たとえば、被検体の骨などの対象物に当たって進行方向が変わった散乱X線（散乱線）も検出面に入射する確率が高くなる。
特に、多列検出器の列数が増えると、列方向におけるX線のファンビームの幅も広くなり、被検体のより広い領域にファンビームが照射されて散乱線がより発生し易くなる。その結果、散乱線がX線検出素子に入射する確率もそれだけ高くなる。
散乱線は、それが入射するX線検出素子が本来検出すべきではない被検体の投影情報を含んでいる。そのため、散乱線が原因となってアーチファクト（artifact）が発生し、断層像の画質が劣化する可能性があった。
【０００５】
以上のような散乱線の影響を抑制するために、これまで様々な提案がなされてきた。たとえば、特許文献１には、計算によって入手した散乱線の弾性（コヒーレント）散乱関数から断層像の再構成におけるデコンボリューション関数を求め、コヒーレントな散乱線の影響を補正するこのデコンボリューション関数を用いて断層像を再構成するCT装置が開示されている。
【特許文献１】特開平７−１８４８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載のCT装置においてはX線のビームの列方向における開口（アパチャ）幅を具体的に考慮していなかった。そのため検出器が多列化したときの対応が十分ではなかった。
以上のように、これまでは、X線検出器の多列化により増大する散乱線の影響の補正および抑制は不十分であり、断層像のさらなる画質向上が望まれていた。
【０００７】
本発明の目的は、散乱線の影響をより効果的に補正して断層像のアーチファクトを低減することが可能な放射線計算断層画像装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、放射線計算断層画像装置において、散乱線の影響をより効果的に補正して断層像のアーチファクトを低減することが可能な断層像データ生成方法を提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に関する放射線計算断層画像装置は、被検体を通過した放射線を検出する２次元的に配列された複数の放射線検出素子を備える放射線検出器と、前記複数の放射線検出素子の検出値から得られる前記放射線検出素子毎の前記被検体の投影データに基づいて前記被検体の断層像の断層像データを計算して再構成する再構成手段とを有し、前記再構成手段は、前記放射線検出素子毎に、前記投影データから得られる前記放射線の前記被検体中における経路長と相関関係を持たせた補正値を用いて前記投影データを補正し、補正した前記投影データに基づいて前記断層像データを生成する放射線計算断層画像装置である。
【０００９】
また、本発明に係る断層像データ生成方法は、被検体を通過した放射線を検出する２次元的に配列された複数の放射線検出素子を備える放射線検出器と、前記複数の放射線検出素子の検出値から得られる前記放射線検出素子毎の前記被検体の投影データに基づいて前記被検体の断層像の断層像データを計算して再構成する再構成手段とを有する放射線計算断層画像装置における断層像データ生成方法であって、前記再構成手段により、前記投影データから得られる放射線の被検体中における経路長と相関関係を持たせた補正値を用いて前記投影データを補正するステップと、前記再構成手段により補正した前記投影データに基づいて前記断層像データを生成するステップとを有する。
【００１０】
本発明においては、放射線を検出する複数の放射線検出素子が２次元的に広がって配列されている。各放射線検出素子が被検体を通過した放射線を検出することにより、放射線検出素子毎に、放射線による被検体の投影データが得られる。
再構成手段は、放射線検出素子毎に得られる投影データに基づいて、被検体中における放射線の経路長を計算する。再構成手段は、この経路長と相関関係を持たせた補正値を用いて、投影データを補正する。そして、再構成手段は、補正した投影データに基づいて、被検体の断層像データを生成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、散乱線の影響をより効果的に補正して断層像のアーチファクトを低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。なお、本発明における放射線は、X線を含む。以下では、放射線としてX線を用いるX線CT装置を例に挙げて述べる。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係るX線CT装置の概略的な構成を示す図である。図１に示すX線CT装置１０は、X線CT装置本体１０Aと、コンソール１０Bとを有する。本発明における放射線計算断層画像装置の一実施の形態が図１に示すX線CT装置１０である。
【００１４】
X線CT装置本体１０Aは、図１に示すように回転部２とデータ収集システム（Data Acquisition System：DAS）２０とを有する。
回転部２は、X線を放出するX線源XLと、X線源XLから放出されたX線を検出するためのX線検出器７０とを有する。
【００１５】
X線源XLは、X線焦点３から扇形のX線ビーム５を放出する。扇形のX線ビーム５は、ファンビームとも呼ばれる。
X線ビーム５の強度がX線検出器７０によって検出される。
【００１６】
X線源XLとX線検出器７０との間に被検体１が配置される。本実施の形態に係るX線CT装置１０のX線源XLとX線検出器７０とは、回転部２によって各々の相対的位置関係を保った状態で図１に示すような所定の軸Oを中心として回転移動させられる。たとえば、被検体１の頭部から脚部に向かう体軸方向が、軸Oの方向に一致させられる。また、軸Oの方向は、図１におけるz軸の方向と一致している。
本発明における回転軸の一実施態様が、軸Oに相当する。
【００１７】
X線検出器７０は、複数の検出チャンネルchを２次元のマトリクス（アレイ）状に構成したものである。本発明における放射線検出素子の一実施態様が、各検出チャンネルchに相当する。
２次元的に配列された各検出チャンネルchの行方向の番号を行番号iで表わし、列方向の番号を列番号jで表わす。
上記の行方向をチャンネル方向と呼ぶこともある。チャンネル方向において一列に配列された検出チャンネルchを検出チャンネル列と呼ぶ。
列方向においては、複数の検出チャンネル列７が隣接して互いに平行に配設される。
図１においては、X線検出器７０は、チャンネル方向を含む断面において描かれている。
本発明における第１の配列方向の一実施態様が行方向（チャンネル方向）に相当し、第２の配列方向の一実施態様が列方向に相当する。
【００１８】
行番号、即ちチャンネル番号iの数は、たとえば、１０００程度であり、列番号jの数は、たとえば、１６程度である。
また、各検出チャンネルch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する。
【００１９】
図１に示すように、X線検出器７０における列方向をz軸方向とする。z軸に直交する平面をxy平面とする。
X線ビーム５は、xy平面およびxz平面において広がりを有するファンビームとなる。
【００２０】
各々の検出チャンネルchの放射線検出面（以下、単に検出面と記す。）Suにより個々に独立してX線ビーム５のX線強度を検出することができ、２次元的に配列された検出チャンネルchの数のデータを得ることができる。
なお、各検出チャンネルchの各検出面Suは、チャンネル方向においては図１に示すようにX線焦点３の方向を向いており、z軸方向に沿った列方向においてはX線焦点３の方向以外の方向を含めた方向に向いている。
言い換えれば、複数の検出チャンネルchは、チャンネル方向においては軸Oを中心とした回転の回転方向に沿って湾曲して配列され、チャンネル方向に直交する列方向においては、フラットに配列される。
【００２１】
回転部２によってX線源XLおよびX線検出器７０を軸Oまわりに回転させ、被検体１に対するX線ビーム５の照射方向を順次変化させながら被検体１を通過したX線ビーム５の強度を各検出チャンネルchで検出するスキャンにより、X線強度のデータの収集が行なわれる。これによって、軸Oまわりの１回転あたり複数の方向のデータが得られる。データ収集の方向はビューと呼ばれる。図１において、番号kによってビュー番号が表わされている。１回転あたりのビュー数は、たとえば１０００程度である。この場合、図１に示すビュー間の間隔Δθは３６０°／１０００程度となる。
【００２２】
DAS２０が、X線検出器７０によって得られた複数のデータを収集する。DAS２０はX線検出器７０が検出したX線強度のアナログデータをデジタルデータ化してコンソール１０Bに送信する。
コンソール１０Bに送信されるデジタルデータの各々は、被検体１においてX線ビーム５が通過する断層面の投影データになっている。
【００２３】
図１に示すように、コンソール１０Bは演算・制御装置２３と記憶装置４０と表示装置２５とを含む。
本発明における再構成手段の一実施態様が演算・制御装置２３に相当する。
演算・制御装置２３は、たとえば、CPU（Central Processing Unit）等のハードウェアと、その駆動のためのソフトフェアとにより実現する。
【００２４】
記憶装置４０としては、たとえば、半導体によるRAM（Random Access Memory）や、ハードディスクドライブを用いる。
記憶装置４０には、X線ビーム５が被検体１中を通過する長さ、即ち経路長に対応した補正テーブルが記憶されている。
補正テーブルを構成する補正値については、後ほど詳述する。
【００２５】
演算・制御装置２３は、DAS２０が収集した投影データを受け取る。演算・制御装置２３は、受け取った投影データに基づいてバックプロジェクション等の再構成の演算を行ない、画像データを生成する。
再構成の際に、演算・制御装置２３は記憶装置４０にアクセスし、補正テーブルから読み出した補正値に基づいて投影データを補正する。そして、演算・制御装置２３は、補正した投影データに基づいて画像データを生成する。
【００２６】
演算・制御装置２３によって生成される画像データは、被検体１においてX線ビーム５が通過する断層面の画像、即ち断層像の画像データ（断層像データ）である。
この断層像データは、記憶装置４０に記憶させることも可能である。
【００２７】
また、演算・制御装置２３は、断層像生成のためにX線CT装置１０を制御し、回転部２によるX線源XLおよびX線検出器７０の回転やDAS２０を介した投影データの取得等の操作を実行する。
さらに、演算・制御装置２３は、生成した断層像または記憶装置４０に記憶されている断層像データに基づく断層像をCRT（Cathode-Ray Tube）や液晶表示パネル等の表示装置２５に表示させる制御も行なう。表示装置２５には、X線CT装置１０の操作のための操作画面も表示される。
演算・制御装置２３には図示しないキーボード等の入力装置が接続される。この入力装置を介して、X線CT装置１０を操作するオペレータからの命令が演算・制御装置２３に入力される。
【００２８】
本実施の形態において記憶装置４０に記憶させる補正テーブルは、X線CT装置１０を用いた被検体１のスキャンにおける散乱X線（散乱線）の影響を補正するためのものである。なお、散乱線は、被検体１中の骨のようにX線透過率が極端に異なる対象物にX線が当たりX線の進行経路が変わることに起因して生じる。したがって、被検体１のスキャンにおいては、いくらかの散乱線が必ず発生するといえる。
また、X線検出器７０の検出チャンネル列７の列数が増えると、列方向においてX線ビーム５のビーム幅が広がり散乱線がより発生し易くなるため、散乱線の影響が相対的に大きくなる。
【００２９】
散乱線は被検体１内をX線ビーム５が通過することにより発生する。このため、散乱線の大きさや広がりは主として被検体１に依存して決まり、たとえば、X線源XLとX線検出器７０との位置関係等のX線CT装置１０のシステム構成による差は小さいと考えられる。したがって、補正テーブルの補正値については、経路長に関連付けて値を適切に規定し、この規定した値をあらゆるシステム構成のX線CT装置に適用すればよい。
しかしながら、経路長に関連付ける値を求めるため、また、X線CT装置１０の経時的な変化に精密に対応するためには、経路長に対応する補正値を基準化するキャリブレーションを行なうことが好ましい。
したがって、以下では、キャリブレーションの手順を、図２を参照しながら詳述する。
【００３０】
図２は、被検体１中のX線ビーム５の経路長と、この経路長に対応させる補正値とを求めるキャリブレーションの手順の一例を示したフローチャートである。
キャリブレーションに際しては、まず、カウント数nを設定する（ステップST１）。
このカウント数nは、補正値に影響を与えるパラメータの値を何回変えてキャリブレーションを行なうかを表わす数である。パラメータとしては、たとえば、X線源XLと被検体１との間に設けられる図示しないコリメータによって規定されるX線ビーム５の開口（アパチャ）幅を用いる。この開口幅によってX線ビーム５の形状が規定され、X線ビーム５の列方向における幅が決まる。
カウント数nが、補正値による断層像の補正の精度に大きく影響するため、様々な要因を考慮して選ぶことが好ましい。
なお、カウント数nの値には、自然数を用いる。
カウント数nの設定後には、カウント数をカウントするカウンターの値mを、初期値m＝０に設定する（ステップST２）。
【００３１】
次に、スキャンを行なうために、被検体１の代わりにファントム（phantom）をX線源XLとX線検出器７０との間に設置する（ステップST３）。
経路長に対応させた補正値を得るためには、異なる経路長におけるX線の検出データが必要である。このため、ファントムとしては、たとえば、図３（a），（b）に示すように、xy平面における断面が楕円形の楕円ファントムPMを用いる。
なお、図３（a）は回転部２と楕円ファントムPMとのあるビューにおける位置関係を表わし、図３（b）は他のビューにおける位置関係を表わしている。図３（a），（b）に示すように、楕円ファントムPMを用いると、たとえば、X線検出器７０の中心部の検出チャンネルchによって強度が検出される同じX線ビーム５cであっても、あるビューにおける経路長５caと他のビューにおける経路長５cbとを異ならせることができる。
楕円ファントムPMの代わりに、直径の異なる円柱ファントムを複数個入れ替えて用いてもよい。
【００３２】
スキャンの前に、X線CT装置１０における各種パラメータPMを設定する（ステップST４）。
パラメータPMとしては、補正値に影響を与える要素が好ましく、たとえば、上述のX線ビーム５の開口幅や、再構成する断層像の領域や、X線源XLに印加する電圧が含まれる。楕円ファントムPMを用いてX線ビーム５の経路長を異ならせることも、パラメータPMの変化に含まれると考えることもできる。
ここでは、簡単化のために、開口幅AP（m）のみを、カウンターの値mに応じて変化させて設定することにする。
【００３３】
開口幅AP（m）の値としては、たとえば、X線源XLのX線検出器７０側の近傍に配置され、X線ビーム５の広がりを規定する図示しないコリメータのスリットの幅を用いる。この幅は、たとえば、１０〜６０mmの範囲において適宜変更可能である。
m＝０であるときの最初のキャリブレーションにおけるベースとなる開口幅AP（０）は、たとえば、AP（０）＝１０mmとする。
開口幅AP（０）を１０mm程度と比較的小さくすると、X線検出器７０に対するX線ビーム５の照射領域が小さくなり、散乱線の影響が相対的に小さくなる。このように比較的小さい開口幅を、ベースとなる開口幅AP（０）に設定することが好ましい。
【００３４】
開口幅AP（m）の設定後に、X線CT装置１０を用いて楕円ファントムPMをスキャンし、投影データを取得する（ステップST５）。
X線CT装置１０によるスキャンの概要については前述してあるため省略する。投影データは、各検出チャンネルchについてスキャンに用いたビューの数だけ得られる。
ステップST５において得られる投影データを、投影データD（m）とする。
【００３５】
演算・制御装置２３は、ステップST５において得られた投影データD（m）に、オフセット補正やレファレンス補正等の第１の前処理を施す（ステップST６）。
オフセット補正およびレファレンス補正等の処理は、投影データD（m）を逆投影して画像データを生成する前に実行されるため、前処理と呼ばれる。
【００３６】
なお、オフセット補正とは、DAS２０が備えるA/D（Analog to Digital）変換器のドリフトを主因として検出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、レファレンス補正とは、X線源XL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。X線源XLからは常に同じ強度のX線が放射されているとは限らず、放射されたX線の強度は状況により変わる場合がある。このような場合に、レファレンスチャンネルと呼ばれる、被検体１やファントム等の対象物が存在する場合にも対象物を通過しないX線が常に入射する検出チャンネルchによる投影データD（m）と、その他の検出チャンネルchによる投影データD（m）との比を用いることによって、放射されたX線の強度の変動を補正することができる。
第１の前処理後の投影データD（m）を、データRD（m）と表わす。
【００３７】
演算・制御装置２３は、図４（a），（b）に示すように、データRD（m）を用いて検出チャンネルch毎に差分Sub（m）＝RD（m）−RD（０）を計算する（ステップST７）。
なお、図４（a），（b）のグラフは、横軸をチャンネル番号i、縦軸を差分Sub（m）の大きさとして、ある１つの検出チャンネル列７についての差分Sub（m）の大きさを表わしたグラフであり、（a）はあるビューにおける値を、（b）は他のビューにおける値の一例をそれぞれ示している。図３に示すようにビューによりX線検出器７０への楕円ファントムPMの投影面積が異なるため、図４（a），（b）に示すように差分Sub（m）の値があらわれるチャンネル番号iの範囲は、ビュー毎に異なる。
【００３８】
以上のように、ビュー毎に各検出チャンネルchの数と同じ数の差分Sub（m）が計算される。得られた差分Sub（m）の値は、記憶装置４０に記憶させておく。
m＝０のときはSub（０）＝０となるが、m＝０のときは散乱線の影響がほとんどないベースの状態であるとみなしているため、そのままSub（０）＝０を用い、データRD（０）は記憶装置４０に記憶させておく。
データRD（０）の値は散乱線の影響がほとんどないと考えられるときの値であるため、差分Sub（m）＝RD（m）−RD（０）の値が、散乱線の大きさを表わしていると考えることができる。
【００３９】
次に、演算・制御装置２３は、比Sub（m）／RD（m）を計算する（ステップST８）。
比Sub（m）／RD（m）の計算により、X線源XLから各検出チャンネルchに直接的に到達するX線の強度Pと散乱線の強度Sとの和、即ち各検出チャンネルchが検出した値における散乱線の強度Sの割合を求めることができる。
各ビューにおける検出チャンネルch毎の比Sub（m）／RD（m）も、記憶装置４０に記憶させておく。
【００４０】
また、演算・制御装置２３は、ステップST６において算出したデータRD（m）を対象に、第２の前処理を施す（ステップST９）。
第２の前処理としては、たとえば、−log（RD（m））の値を計算する等の処理が含まれる。
第２の前処理後のデータRD（m）を、データLD（m）と表わす。
データLD（m）により、検出チャンネルch毎の投影データの大きさを定量的に評価することができる。
各検出チャンネルchには様々な経路長のX線ビーム５がそれぞれ入射し、それゆえ各データLD（m）の値は経路長と相関関係を持っていると考えることができる。したがって、データLD（m）の値を経路長と考え、図５（a），（b）に示すように、各検出チャンネルchに対する経路長をビュー毎に得ることができる。
なお、図５（a），（b）に示すグラフにおいて横軸がある１つの検出チャンネル列７についてのチャンネル番号iをそれぞれ表わし、縦軸が経路長としてのデータLD（m）の値をそれぞれ表わしている。また、図５（a）は図４（a）に対応したあるビューにおける値を、図５（b）は図４（b）に対応した他のビューにおける値の一例をそれぞれ示している。
【００４１】
演算・制御装置２３は、生成したデータLD（m）を記憶装置４０に記憶させておく。
演算・制御装置２３は、記憶装置４０にアクセスして記憶させておいた比Sub（m）／RD（m）およびデータLD（m）を読み出し、データLD（m）に関して比Sub（m）／RD（m）をプロットする（ステップST１０）。
この作業により、図６に示すようなプロットPTを得ることができる。図６のグラフにおける横軸は経路長としてのデータLD（m）の値を表わし、縦軸は補正値S／（S＋P）としての比Sub（m）／RD（m）の値を表わしている。補正値S／（S＋P）は、各検出チャンネルchが検出した強度（S＋P）の値における散乱線の強度Sの割合であるため、１が最大値となる。
なお、図６のグラフは実際には作成する必要はなく、演算・制御装置２３は、図６のグラフが描けるような経路長と補正値との対応付けを行なう。
【００４２】
以上の手順が一通り実行された後には、演算・制御装置２３は、カウンターの値mがステップST１において設定されたカウント数nになったか否かを判断する（ステップST１１）。
カウント数nに到達していない場合には、演算・制御装置２３はカウンターの値mを１つ増やしm＋１として（ステップST１２）、ステップST４からステップST１０までの手順を繰返す。
【００４３】
図７は、前述のX線源XLとX線焦点３とX線ビーム５とX線検出器７０との関係を表わす要部斜視図である。
ステップST４〜ST１０のループにおいて、ステップST４に関する開口幅AP（m）は、図７に示すように少なくともX線検出器７０における列方向（z軸方向）においてX線ビーム５の幅が変化するように変更する。これは、各検出チャンネルchの検出面Suが、前述のように番号iによって表わされるチャンネル方向においてはX線焦点３の方向に向くように湾曲しており、番号jによって表わされる列方向においてはフラットに配列されていることによる。
列方向に関するように検出面Suが必ずしもX線焦点３の方向を向くように湾曲して配列されていない場合には、開口幅APを調整して、X線ビーム５の幅をたとえば幅L１から幅L２のように広くすると、散乱線の影響が相対的に大きくなる。したがって、散乱線の強度を調べるためには、列方向においてX線ビーム５の幅を調整することが好ましい。
【００４４】
演算・制御装置２３は、ステップST４〜ST１１を繰返して、m＝nとなった場合には、次のステップへ進む。
ステップST３において、楕円ファントムPMの代わりに円柱ファントムを用いた場合には、ここで、直径の異なる別の円柱ファントムに交換するか否かを判断する（ステップST１３）。
円柱ファントムを使用していた場合には、ステップST２へ戻り、パラメータの変更回数を表わすカウンターの値mをm＝０に戻し、ステップST３において、直径の異なる円柱ファントムに取り替える。
以後、前述のステップST４〜ST１２の作業を繰返す。
用意してあった直径の異なる複数個の円柱ファントムの全てについてステップST２〜ST１２の作業が終了したときには、ステップST１３においてファントムの変更は無しと判断され、次のステップへ進む。
なお、円柱ファントムとしては、たとえば、断面の直径が２０cm，３０cm，４０cm等の複数のサイズの円柱ファントムを用意する。
【００４５】
ステップST１３までの作業が全て終了し、全てのビューにおける検出チャンネルch毎の経路長と補正値との関係を表わすプロットPTが得られた後には、演算・制御装置２３は、プロットPTを所定の関数に回帰させるフィッティングを行なう（ステップST１４）。
演算・制御装置２３は、たとえば、各プロットPTとの誤差の和が最小となるように最小２乗法によって所定の次数の関数に補正値を回帰させる。このフィッティングによって得られたグラフの一例を、図６にフィッティング曲線のグラフG１として挙げている。
グラフG１に示すように、各プロットPTを回帰させる関数は、経路長が０のときには０となる関数が好ましい。
【００４６】
以上により、キャリブレーションスキャンは終了し、経路長に対応して基準化された補正値を、図６のグラフG１のように関数形として得ることができる。
グラフG１によって得られる補正値は、経路長の関数となっていることからも分かるように、経路長と相関関係を持った値になっている。グラフG１に示すような経路長と補正値との関係は、補正テーブルとして記憶装置４０に記憶させておく。
【００４７】
以下、キャリブレーションスキャンによって得られる補正値を用いて被検体１の断層像データを生成する手順を、図８を参照しながら述べる。図８は、本実施の形態における補正値を用いた断層像データの生成の手順を示す図である。
【００４８】
まず、演算・制御装置２３は、X線CT装置本体１０Aを制御して被検体１のスキャンを行なう。このスキャンにより、チャンネル番号i、列番号j、ビュー番号k毎に被検体１の投影データD（i,j,k）を入手することができる（ステップST２１）。
このスキャンについては、前述してあるため詳細は省略する。
【００４９】
演算・制御装置２３は、投影データD（i,j,k）に基づいて、チャンネル番号i、列番号j、ビュー番号k毎に、各検出チャンネルchが検出したX線ビーム５の被検体１中における経路長Pr（i,j,k）を算出する（ステップST２２）。
図２に示すキャリブレーションの手順において述べたように、各投影データD（i,j,k）に第１および第２の前処理を施すことによって得られた値を、経路長Pr（i,j,k）とみなすことができる。
【００５０】
演算・制御装置２３は、ステップST２２において算出した経路長Pr（i,j,k）に基づいて、補正値を読み出す（ステップST２３）。
演算・制御装置２３は、記憶装置２３にアクセスし、経路長Pr（i,j,k）のそれぞれの値に対応した補正値を補正テーブルから読み出す。演算・制御装置２３は、グラフG１のようなフィッティング曲線に基づく補正テーブルから得られる補正値に第２の前処理を施した値を、以下では補正のための補正値S／（S＋P）として用いる。
なお、補正値S／（S＋P）の算出のための第２の前処理は、図２のステップST９における−log化等の第２の前処理と同じである。
【００５１】
ここまでにおいて、各投影データD（i,j,k）について、経路長Pr（i,j,k）に対応した補正値S／（S＋P）を得ることができる。
以下では、各補正値S／（S＋P）を用いて各投影データD（i,j,k）を補正して、被検体１の断層像データを生成することになる。
【００５２】
断層像データの生成に際し、演算・制御装置２３は、各投影データD（i,j,k）に第１の前処理を施す（ステップST２４）。
ステップST２４における第１の前処理は、図２のステップST６におけるオフセット補正やレファレンス補正等の第１の前処理と同じ処理である。
各投影データD（i,j,k）に第１の前処理の計算を施して得られたデータを、それぞれデータD１（i,j,k）と表わす。
【００５３】
演算・制御装置２３は、ステップST２３において得られた補正値を用いて、データD１（i,j,k）を補正する（ステップST２５）。
具体的には、たとえば、１−S／（S＋P）をデータD１（i,j,k）に乗ずることにより、補正後のデータD１＿０（i,j,k）を計算する。
【００５４】
演算・制御装置２３は、断層像データの再構成のために、算出したデータD１＿０（i,j,k）に第２の前処理の計算を施す（ステップST２６）。
この第２の前処理は、図２のステップST９における前処理と同じ内容の処理である。
第２の前処理後のデータD１＿０（i,j,k）をデータD２（i,j,k）と表わす。
【００５５】
演算・制御装置２３は、データD２（i,j,k）にバックプロジェクション等の逆投影・画像再構成の演算処理を行ない、被検体１の所定の断層における画像データ、即ち断層像データを生成する（ステップST２７）。
生成された断層像データは記憶装置４０に記憶させておくことが可能であり、また、レンダリング等の所定の画像処理等の後処理を施した後に、表示装置２５に表示させることもできる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては、キャリブレーションスキャンにより、散乱線の影響を補正するための補正値S／（S＋P）を、X線ビーム５の被検体１中の経路長Prと相関関係を持たせて精密に得ることができる。
この補正値S／（S＋P）は、キャリブレーションスキャンにおいて、X線ビームの開口幅AP等の様々なパラメータを考慮して生成されるため、被検体１のスキャンの実情に合った様々な条件を反映している。また、図６のフィッティング曲線のグラフG１に示すように、経路長が０、即ち被検体１が存在しない部分については補正値S／（S＋P）は０となり、補正しないことになる。これらのことから、本実施の形態に係る補正値S／（S＋P）を用いることにより、被検体１のスキャンの実情に合った適切な補正がなされた高画質な断層像を得ることができる。散乱線の影響を効果的に補正することができるため、本実施形態は、X線検出器７０が多列化して散乱線の影響が相対的に強くなる場合に特に有効である。
また、本実施の形態のような補正値S／（S＋P）を用いて散乱線の影響を抑制する場合には、X線CT装置１０のハードウェアには特別に変更を施す必要がなく、散乱線の影響補正の実施が容易である。
【００５７】
〔変形形態〕
補正値S／（S＋P）を用いた断層像データの生成は、図８に示した手順に限らず、他の手順によって実行することも可能である。補正値S／（S＋P）を用いた断層像データの生成の他の手順を、図９を参照して述べる。
【００５８】
図９は、補正値S／（S＋P）を用いた断層像データの生成の他の手順を示す図である。
図９に示すステップST２１〜ST２４の手順は図８の場合と同じであるため詳細な記載は省略する。
【００５９】
図９に示す変形形態においては、補正値S／（S＋P）を用いてデータD１（i,j,k）に補正を施す代わりに、第２の前処理を施したデータD１（i,j,k）に補正値S／（S＋P）を用いて補正を施す（ステップST３０）。
具体的には、たとえば、演算・制御装置２３は、図８のステップST２６における第２の前処理と同様の前処理をデータD１（i,j,k）に施し、データD１＿１（i,j,k）を算出する。そして、１−S／（S＋P）をデータD１＿１（i,j,k）に乗ずることによってデータD１＿１（i,j,k）を補正し、データD２（i,j,k）の算出を行なう。
【００６０】
演算・制御装置２３は、算出したデータD２（i,j,k）を用いて、図８のステップST２７と同様の逆投影・再構成の手順を実行して、被検体１の所定の断層面における断層像データを生成する。
【００６１】
以上のように、本変形形態によれば、図９に示すような手順によっても被検体１の断層像データを生成することができる。
図８に示す手順と図９に示す手順とは、補正値S／（S＋P）を用いた補正のタイミングは異なるものの、最終的には、数学的には等価な処理を施している手順である。したがって、図９に示す手順によって得られる断層像は図８に示す手順によって得られる断層像と同じになり、同様に画質向上の効果を得ることができる。
【００６２】
なお、本発明は上記実施の形態およびその変形形態に限定されず、種々の変更が可能である。たとえば、キャリブレーションスキャンの手順は、図２に示すフローチャートに限定されず、同等の結果が得られる限り任意の手順を採用することができる。また、開口幅APだけでなく、再構成する断層像の領域や、X線源XLに印加する電圧等の他のパラメータを補正値S／（S＋P）に反映させることができる。
さらに、投影データの取得のためには、X線に限らずγ線等の他の放射線を用いることができる。回転部２の代わりに、円筒形のX線検出器を用いることにより、回転機構を用いずに投影データを入手する構造の放射線計算断層画像装置とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、X線CT装置やVCT装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態に係るX線CT装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】被検体中のX線ビームの経路長と、この経路長に対応させる補正値とを求めるキャリブレーションの手順の一例を示したフローチャートである。
【図３】ファントムと回転部との位置関係を表わした図であり、（a）はあるビューにおける位置関係を、（b）は他のビューにおける位置関係をそれぞれ表わしている。
【図４】ある１つの検出チャンネル列についてのデータの差分の大きさを表わしたグラフであり、（a）はあるビューにおける値を、（b）は他のビューにおける値の一例をそれぞれ表わしている。
【図５】ある１つの検出チャンネル列についての経路長を表わしたグラフであり、（a）はあるビューにおける値を、（b）は他のビューにおける値の一例をそれぞれ表わしている。
【図６】図２に示すキャリブレーションの手順によって得られる経路長と補正値との関係を表わすグラフである。
【図７】X線源とX線焦点とX線ビームとX線検出器との関係を表わす斜視図である。
【図８】本発明の一実施の形態における補正値を用いた断層像データの生成の手順を示す図である。
【図９】本発明の変形形態における補正値を用いた断層像データの生成の手順を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…被検体
２…回転部
３…X線焦点
５…X線ビーム
７…検出チャンネル列
１０…X線CT装置
２０…DAS
２３…演算・制御装置（再構成手段）
４０…記憶装置
７０…X線検出器
ch…検出チャンネル
Su…放射線検出面
O…軸
【図１】
2005087588.tif 000003
【図２】
2005087588.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005087588.tif 000008
【図７】
2005087588.tif 000009
【図８】
2005087588.tif 000010
【図９】
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