(57)【要約】【課題】  人体が回転するタイプのＣＢＣＴを考えると、ＦＣＤを変更するには回転テーブルの移動が必要となる。回転精度と剛性を有する回転テーブルが必要であるので、回転テーブルの移動はメカ機構を大型化する欠点があった。【解決手段】  人体回転型のＣＢＣＴにおいては、ＦＤＤを変更するのが容易であることに着目して、ＦＤＤの変更により撮影領域のサイズを制御する技術を開発した。また、ＦＤＤに依存してスキャンデータの補正方法、Ｘ線量、Ｘ線焦点サイズ等を最適に制御する。  コーンビームＣＴ装置において、焦点検出器間距離（Ｆｏｃｕｓ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ、ＦＤＤ）を変更する手段を有し、また／かつ、前記ＦＤＤにより前処理係数、再構成係数を変更することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に放射線を曝射する放射線発生源と、前記放射線中で人体を回転させる回転手段と、前記放射線を検出し且つ被写体の体軸方向に複数列検出器を有する２次元検出器とを有する放射線ＣＴ撮影装置において、前記放射線発生源と前記２次元検出器の距離を変更することを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項２】
被検体に放射線を曝射する放射線発生源と、前記放射線中で人体を回転させる回転手段と、前記放射線を検出し且つ被写体の体軸方向に複数列検出器を有する２次元検出器とを有する放射線ＣＴ撮影装置において、前記放射線発生源と前記２次元検出器の距離を入力する手段を有し、前記距離をもとに前記２次元検出器で収集されて投影データの前処理係数を選択することを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項３】
請求項２において、前記前処理係数は、すくなくともゲイン補正用係数と水補正係数の一であることを特徴とする放射線画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＸ線等の放射線を利用して画像撮影を行うＸ線ＣＴ装置等の放射線一般を使用して被検体内の放射線特性分布を画像化する放射線撮像装置に関する。特には、コーンビームＣＴ装置において、焦点検出器間距離（Ｆｏｃｕｓ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ、ＦＤＤ）を変更する手段を有し、また／かつ、前記ＦＤＤにより前処理係数、再構成係数を変更することを特徴とする。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体に対してＸ線を曝射し、該被検体を透過或いは被検体で散乱したＸ線をＸ線検出器で検出し、このＸ線検出出力（Ｘ線のフォトン数）に基づいて被検体の透視画像、断層像或いは三次元画像を撮像するＸ線ＣＴ装置が知られている。係るＸ線ＣＴ装置として、コーンビームＣＴ装置が開発されている。通常のＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線ビームはＺ方向に薄く切り出されており、ファンビームと呼ばれるが、コーンビームＣＴ（ＣＢＣＴ）では、Ｚ方向にも広がったＸ線ビームを用い、このＸ線ビームはコーンビームと呼ばれる。
【０００３】
そして、このＣＢＣＴとしては、現在のところ、従来型ＣＴ（すなわちｒｏｗが１列だけのもの）において、いわゆる第３世代型あるいはＲ／Ｒ型と呼ばれる方式に相当する形式が検討されている。この第３世代型ＣＴとは、Ｘ線源と検出器のペアが被検体の周囲を回転しながらスキャン（投影データの収集）を行うものである。図８は、ＣＢＣＴ装置の一例を示すものである。同図に示すＣＢＣＴ装置も、第３世代型ＣＴ装置に属するものであり、Ｚ軸を回転軸として、Ｘ線源とともにＸ線検出器も被検体の周囲を回動し、一回転で関心領域のスキャンを終えるものである。
【０００４】
通常のＸ線ＣＴ装置では、チャンネル（ＣＨ）方向にサンプリングするために検出素子がＣＨ方向に１ライン並んでおり、個々の素子はチャンネル番号で識別される。これに対し、かかるＣＢＣＴ装置では、同図に示すように、検出素子がさらにＺ方向（ＲＯＷ方向）にも配列されている。すなわち、コーンビームＣＴ装置における検出器は、検出素子が直交格子状に２次元配置されて構成される。このようなＣＢＣＴ装置によれば、検出素子をｚ方向（ＲＯＷ方向）及びＣＨ方向の２方向に格子状に配置して検出器を構成するとともに、放射線をＺ方向にも厚みをもたせて円錐（コーン）状に曝射することによって、複数列分の投影データを一括して得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
一方、Ｘ線単純撮影においては、半導体を使用したＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が使用されるようになったが、ＣＴにも応用可能であり、この場合はコーンビームＣＴが構成可能となる。
【０００６】
他方、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）を使用したコーンビームＣＴのいうアイデアがある。これは、従来の一般撮影用Ｘ線装置に、ＦＰＤと回転テーブルを取り付け、回転テーブル上に被検体を設置し、回転テーブルにより被検体を回転させながら撮影を行うことで、立位撮影のＸ線幾何学系でＣＴ撮影を行うものである。この方式では、従来のＣＴより小さな設置面積で安価にＣＴを実現できることがメリットである（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開２０００−１０７１６２号公報（［０００５］から［０００７］、図１６）
【特許文献２】特開２０００−２１７８１０（［００１７］から［００２１］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のような従来の医療用ＣＴは、焦点検出器間距離（ＦＤＤ）固定で設計製造されている。また、拡大撮影を行う際は、ＦＤＤは固定のままでＦＣＤ（焦点再構成中心距離）を対応している。医療用ＣＴは、焦点検出器間距離（ＦＤＤ）は、固定で設計製造されている。拡大撮影を行う際にも、ＦＤＤは固定のままでＦＣＤ（焦点再構成中心距離）を対応されている。そこで、人体が回転するタイプのＣＢＣＴを考えると、ＦＣＤを変更するには回転テーブルの移動が必要となる。回転精度と剛性を有する回転テーブルが必要であるので、回転テーブルの移動はメカ機構を大型化する欠点があった。
【０００９】
そこで人体回転型のＣＢＣＴにおいては、ＦＤＤを変更するのが容易であることに着目して、ＦＤＤの変更により撮影領域のサイズを制御する技術を開発した。また、ＦＤＤに依存してスキャンデータの補正方法、Ｘ線量、Ｘ線焦点サイズ等を最適に制御する放射線画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【００１１】
（１）被検体に放射線を曝射する放射線発生源と、前記放射線中で人体を回転させる回転手段と、前記放射線を検出し且つ被写体の体軸方向に複数列検出器を有する２次元検出器とを有する放射線ＣＴ撮影装置において、前記放射線発生源と前記２次元検出器の距離を変更することを特徴とする放射線画像処理装置。
【００１２】
（２）被検体に放射線を曝射する放射線発生源と、前記放射線中で人体を回転させる回転手段と、前記放射線を検出し且つ被写体の体軸方向に複数列検出器を有する２次元検出器とを有する放射線ＣＴ撮影装置において、前記放射線発生源と前記２次元検出器の距離を入力する手段を有し、前記距離をもとに前記２次元検出器で収集されて投影データの前処理係数を選択することを特徴とする放射線画像処理装置。
【００１３】
（３）前記（２）において、前記前処理係数は、すくなくともゲイン補正用係数と水補正係数の一であることを特徴とする放射線画像処理装置。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、回転テーブルと検出器の位置関係を固定にした状態で、ＦＤＤを変更することにより複数の拡大率、再構成領域の撮影を行うことが可能になる。ゲイン補正データ、水補正データを設定されたＦＤＤに応じて選択することによりＣＴ値保証を行うことが可能だからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、実施例の構成例である。Ｘ線発生手段１１から発射されたＸ線は、人体１６を透過したのちに胸当て１３板及び散乱線除去グリッド（図示しない）を通過した後に２次元検出器１２に到達する。２次元検出器１２は、半導体センサから構成され、１画素が２５０×２５０μｍ、センサ外形が４３×４３ｃｍである。画素数は１７２０×１７２０画素である。２次元検出器１２で取得されたデータは、再構成手段１４に転送されて画像再構成がされる。
【００１７】
図２に実施例１のブロック図を示す。システム全体は一のコンピュータシステムにより構成される。ＢＵＳ２３はコンピュータの内部バスと考えることができ、このＢＵＳを介して制御信号やデータの送信受信が行われる。
【００１８】
以下、図３に示した実施例のフローチャートを用いて説明する。インタフェース手段２１を介してＦＤＤの変更が行われる。変更の方向は、Ｘ線発生手段１１を支持している天井走行装置（図示しない）によって自動で所定の位置に移動する方法と、操作者が撮影領域に手動で調整する方法がある。手動でＦＤＤ調整する場合は、設定したＦＤＤをインタフェース手段２１に入力する必要がある。
【００１９】
ＦＤＤを変更した場合の撮影幾何系を図４に示す。図は撮影系を上方から観察した場合を示す。２次元検出器１２の幅は、前述のように４３０ｍｍである。回転テーブルの中心Ｃは、２次元検出器１２から２７８ｍｍの位置に固定されている。図４では、ＦＤＤの設定位置は、Ｘ線焦点１１をＦｏｃｕｓ１、Ｆｏｃｕｓ２に位置する場合の２箇所である。
【００２０】
Ｘ線焦点１１をＦｏｃｕｓ１で示す位置に設定する場合はＦＤＤ＝１２８０ｍｍ、撮影領域半径Ｒ１＝１６６ｍｍである。Ｘ線焦点１１をＦｏｃｕｓ２で示す位置に設定する場合はＦＤＤ＝２４５８ｍｍ、撮影領域半径Ｒ２＝１９０ｍｍである。撮影領域を５１２×５１２画素で再構成した場合の、画素サイズはそれぞれＲ１の場合は０．６５ｍｍ、Ｒ２の場合は０．７４ｍｍである。分解能は、Ｘ線焦点サイズと画素サイズで形成されるＸ線ビーム幅にも依存する。Ｆｏｃｕｓ１の場合は、Ｆｏｃｕｓ２に較べてＦＤＤが二分の一であるので、Ｘ線発生装置１１から放出するＸ線量を四分の一に制限できる。よって、Ｘ線焦点サイズを小焦点（０．５ｍｍなど）に選択可能であり、Ｘ線ビーム幅をＦｏｃｕｓ２に較べて狭く出来るので、分解能の良好な画像が得られる。Ｆｏｃｕｓ１は頭部等の分解能を必要とする撮影に使用され、Ｆｏｃｕｓ２は広い撮影領域を必要とする胸部、腹部の撮影に使用される。よって、ＦＤＤの切替を撮影部位ボタンに依存して行ってもよい。
【００２１】
インタフェース手段２１を介して撮影開始の指示が出される（Ｓ１０１）。撮影開始の指示が出されると制御手段１８からの指示により人体１６が固定された回転テーブル１５が回転を開始する（Ｓ１０２）。ここで制御手段１８とはコンピュータであればＣＰＵに該当する。制御手段１８は回転テーブル１５から発生されるエンコーダ信号（図示しない）を監視し、所定の一定速度、及び角度に到達したかを確認する（Ｓ１０３）。所定の一定速度、及び角度に到達した時点でＸ線発生手段に信号を送りＸ線曝射を開始する（Ｓ１０４）。該エンコーダ信号はデータの積分タイミング決定にも使用される。
【００２２】
テーブル一回転あたり２５０００パルスを発生させるエンコーダを使用する場合に、一回転に対して１０００ビューの投影データを収集するとすれば、エンコーダ信号２５パルス毎に２次元検出器１２からデータが収集されることになる。制御手段１８では該エンコードパルスをカウントして２５パルス毎に積分信号を発生させて、２次元検出器１２に到達したＸ線量をカウントする（Ｓ１０５）。
【００２３】
本実施例においては、Ｘ線は連続に発生されることを想定しているが、これに限定されるものでなく、該エンコーダ信号をもとに２次元検出器１２の積分区間に合わせてパルス状のＸ線を発生させてもよい。２次元検出器１２からのデータはＢＵＳを介して逐次的に再構成手段１４に転送される。データの転送は、回転テーブル１５が所定の回転角度を回転し、所定のビュー数が収集されるまで続く（Ｓ１０６）。回転テーブル１５が所定の回転角度を回転し、所定のビュー数に達すれば、制御手段１８はＸ線発生手段に指令して、Ｘ線の曝射を停止する（Ｓ１０７）。その後回転テーブル１５を減速させながら停止まで制御する（Ｓ１０８）。Ｘ線曝射が完了した直後に最後の投影データが再構成手段１４に転送される。制御手段１８は、該収集された投影データをもとにした再構成を再構成手段１４に指示する。全体のデータ収集が完了してから再構成を開始してもよい（Ｓ１０９）。
【００２４】
再構成は、前処理、フィルタ処理、逆投影処理から構成される（Ｓ１０９）。前処理は、再構成手段１４に内蔵された前処理手段２８により行われ、オフセット処理、ＬＯＧ変換、ゲイン補正、水補正、欠陥補正から構成される。オフセット処理はＸ線が入力されない時のセンサ出力を減算する処理である。ＬＯＧ変換は、再構成画像を、物質のＸ線吸収係数ベースの値で出力するための対数変換である。
【００２５】
図５を使用してゲインデータの収集を説明する。リファレンス検出器２４は、撮影領域外でＸ線量をモニタするための検出器で、線量変動を補正するために使用される。チャンネル１（２５）およびチャンネル２（２６）は、２次元検出器１２に含まれる任意の２個のチャンネルである。ゲインデータは、撮影エリア内にＸ線の減衰を生じさせるものを置かない状態で撮影される。各チャンネルの出力値Ｒは、式１のようになる。
【００２６】
【数１】
2005040328.tif 000003
【００２７】
ここで、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、各チャンネルのゲイン係数、Ｉ０は入射線量である。
【００２８】
図６は、水データ撮影の系を示している。Ｘ線焦点からチャンネル１の透過パスはＷ１、チャンネル２への透過パスがＷ２であることを示している。各チャンネルの水出力値Ｒは、式２のようになる。
【００２９】
【数２】
2005040328.tif 000004
【００３０】
ここで、μＷは、水の線吸収係数である。
【００３１】
図７は、被写体データ撮影の系を示している。Ｘ線焦点からチャンネル１の透過パスはＧ１、チャンネル２への透過パスがＧ２であることを示している。各チャンネルの被写体出力値Ｒは、式３のようになる。
【００３２】
【数３】
2005040328.tif 000005
【００３３】
ここで、μＧは、被写体が均一だとしての線吸収係数である。
【００３４】
上記のデータより被写体データをリファレンス補正、ゲイン補正した値と求めると、式４のようになる。
【００３５】
【数４】
2005040328.tif 000006
【００３６】
被写体データをプロジェクションとして操作者に提供する場合は、式４に示すゲイン補正値を使用することが好ましい。式５に示す水補正値は、水ファントムのプロジェクションとの対比を示しているのでプロジェクション画像の観察には適さないからである。
【００３７】
被写体データをリファレンス補正、水補正した値と求めると、式５のようになる。
【００３８】
【数５】
2005040328.tif 000007
【００３９】
式５で示す値に対してＬＯＧ変換が行われてフィルタ処理、逆投影処理が行われる。
【００４０】
上記の式４および式５を計算する際に使用される式２、式３の両補正データは、ＦＤＤにあわせて選択される（Ｓ１１２）。ここで、種々のＦＤＤにあわせてゲイン補正データ、水補正データを予め取得しておく必要がある。ＣＴ値を厳密に再現するのはＦＤＤが一致する水データを使用する必要があるが、それに限定されるものではなく、最も近いＦＤＤで撮影されたゲイン補正データ、水補正データを選択、使用してもよい。種々のＦＤＤに対応する補正データは、前処理係数保存手段２２に保存される。
【００４１】
フィルタ処理では、ラマチャンドラン関数あるいはシェップローガン関数が一般的であり、本実施例でもこれらの関数使用する。フィルタ処理されたデータは逆投影される。これらフィルタ処理から逆投影までのアルゴリズムは、フェルドカンプのアルゴリズムを使用している。逆投影が完了してＣＴの断面画像が再構成されると断面は画像表示手段１９に表示される（Ｓ１１０）。断面画像を表示し撮影は完了する（Ｓ１１１）。
【００４２】
さて、再構成アルゴリズムは、フェルドカンプのアルゴリズムを使用するが、これに限定されるものではない。参考文献には、フェルドカンプ（Ｆｅｌｄｋａｍｐ）とデイビス（Ｄａｖｉｓ）およびクレス（Ｋｒｅｓｓ）が記載した方法（「実用コーンビームアルゴリズム」（“Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ”），Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ１，６１２〜６１９，１９８４がある。人体１６の回転は、回転テーブル１５の上に人体１６が立つことで行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】放射線撮影装置の構成図
【図２】実施例のブロック図
【図３】実施例のフローチャート
【図４】実施例において２種類のＦＤＤに対応する幾何学系を示す図
【図５】ゲイン補正データの撮影系を示す図
【図６】水補正データの撮影系を示す図
【図７】被写体データの撮影系を示す図
【図８】従来のＣＢＣＴの概念図
【符号の説明】
【００４４】
１１  Ｘ線焦点（Ｘ線発生手段）
１２  ２次元検出器
１３  胸当て
１４  再構成手段
１５  回転テーブル
１６  人体
１７  ＦＤＤ変更手段
１８  制御手段
１９  画像表示手段
２０  形態変動検出手段
２１  インタフェース手段
２２  前処理係数保存手段
２３  ＢＵＳ
２４  リファレンス検出器
２５  チャンネル１
２６  チャンネル２
２７  水ファントム
２８  前処理手段
【図１】
2005040328.tif 000008
【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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