(57)【要約】【課題】ある回転軸回りにおける被検体の投影データに基づいて断層像を生成することに起因して生じる断層像の画質の劣化を抑制可能な放射線計算断層画像装置および断層像生成方法を提供する【解決手段】投影データ取得部により回転軸を中心として被検体の周囲からX線ビームを放出して、被検体を通過したX線ビームを、複数のX線検出チャンネルを一列に配列したX線線検出器で検出するスキャンにより、回転軸を中心として所定角度ずつずれた複数のビューにおいて得られた被検体の撮影断層面の投影データから得られるビューデータに、演算・制御装置２３の再構成用データ生成部３４により、複数のX線検出チャンネルのX線検出チャンネル毎に個別に決めた重みを用いて、あるビューとこのビューの前後の所定個のビューとにおけるビューデータにこの重みを付与するフィルタリング処理を施す。【選択図】図２
2005058649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
扇形に放射線ビームを放出する放射線源と、
被検体を挟んで前記放射線源に対向して配置され、扇形の前記放射線ビームを検出する複数の検出チャンネルを一列に配列した検出チャンネル列を少なくとも１列備える放射線検出器と
を有し、撮影断層面内において回転軸を中心として前記被検体の周囲から前記放射線ビームを放出して前記被検体を通過した当該放射線ビームを前記放射線検出器で検出し、前記回転軸を中心として所定角度ずつずれた複数のビューにおいて前記被検体の前記撮影断層面の投影データを取得する投影データ取得手段と、
前記投影データから得られる前記ビュー毎のビューデータに関し、あるビューと当該ビューの前後の所定個のビューとにおける前記ビューデータにそれぞれ所定の重みを付与するフィルタリング処理を施して前記ビュー毎に再構成用データを生成し、当該再構成用データに基づいて前記撮影断層面の画像データを計算して再構成する再構成手段と
を有し、
前記フィルタリング処理において前記ビューデータに付与する前記重みが、前記複数の検出チャンネルの前記検出チャンネル毎に個別に決められる
放射線計算断層画像装置。
【請求項２】
前記検出チャンネル列の前記検出チャンネル毎の前記重みが、扇形の前記放射線ビームの幅方向に沿った中央からの距離に応じて変化している
請求項１に記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項３】
前記重みは、前記フィルタリング処理により、前記中央側から前記検出チャンネル列の外側部分に向かうに従ってより強い強調処理を行なうための値となっている
請求項２に記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項４】
前記重みは、前記フィルタリング処理により、前記検出チャンネル列の外側部分から前記中央側に向かうに従ってより強い平滑化処理を行なうための値となっている
請求項２に記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項５】
前記重みは、前記中央側においては前記フィルタリング処理により平滑化処理を行なうための値となっており、前記検出チャンネル列の外側部分においては前記フィルタリング処理により強調処理を行なうための値となっている
請求項２に記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項６】
前記複数のビューに関し、異なるビュー間隔には異なる重みを、前記検出チャンネル毎の前記重みとして用いる
請求項１〜５のいずれかに記載の放射線計算断層画像装置。
【請求項７】
扇形に放射線ビームを放出する放射線源と、被検体を挟んで前記放射線源に対向して配置され、扇形の前記放射線ビームを検出する複数の検出チャンネルを一列に配列した検出チャンネル列を少なくとも１列備える放射線検出器とを有し、当該放射線検出器の検出値から得られる投影データに基づいて前記被検体の撮影断層面の画像データを計算して再構成する放射線計算断層画像装置を用いた断層画像生成方法であって、
前記撮影断層面内において回転軸を中心として前記被検体の周囲から前記放射線ビームを放出して被検体を通過した当該放射線ビームを前記放射線検出器で検出し、前記回転軸を中心として所定角度ずつずれた複数のビューにおいて前記被検体の前記撮影断層面の前記投影データを取得する投影データ取得ステップと、
前記投影データから得られる前記ビュー毎のビューデータに関し、あるビューと当該ビューの前後の所定個のビューとにおける前記ビューデータにそれぞれ所定の重みを付与するフィルタリング処理を施すフィルタリングステップと
を有し、
前記フィルタリングステップにおいて、前記複数の検出チャンネルの検出チャンネル毎に個別に決めた前記重みを用いて、前記フィルタリング処理を行なう
断層画像生成方法。
【請求項８】
前記フィルタリングステップにおいて、前記検出チャンネル列の前記検出チャンネルのそれぞれに対する前記重みを、扇形の前記放射線ビームの幅方向に沿った中央からの距離に応じて変化させて前記フィルタリング処理を行なう
請求項７に記載の断層画像生成方法。
【請求項９】
前記重みを、前記フィルタリング処理により、前記中央側から前記検出チャンネル列の外側部分に向かうに従ってより強い強調処理を行なうための値とする
請求項８に記載の断層画像生成方法。
【請求項１０】
前記重みを、前記フィルタリング処理により、前記検出チャンネル列の外側部分から前記中央側に向かうに従ってより強い平滑化処理を行なうための値とする
請求項８に記載の断層画像生成方法。
【請求項１１】
前記重みを、前記中央側においては前記フィルタリング処理により平滑化処理を行なうための値とし、前記検出チャンネル列の外側部分においては前記フィルタリング処理により強調処理を行なうための値とする
請求項８に記載の断層画像生成方法。
【請求項１２】
前記フィルタリングステップにおいて、前記検出チャンネル毎に、前記複数のビューのビュー間隔が異なる場合には異なる重みを複数の重みの中から１つ選択し、選択した当該重みを用いて前記フィルタリング処理を行なう
請求項７〜１１のいずれかに記載の断層画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、X線CT（Computed Tomography）装置等の放射線計算断層画像装置、および放射線計算断層画像装置を用いた断層画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線CT装置に代表される計算断層画像装置においては、画像を生成したい被検体の断層面のまわりの複数のビューにおいて、断層面の投影データを取得し、この投影データに基づいて断層面の画像（断層像）を生成する。このようなX線CT装置は、たとえば、特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載のようなX線CT装置においては、上述の断層面内において、扇形のX線ビームを放射するX線管とこのX線ビームを検出可能なように複数のチャンネルが一列に配列された検出器とを、X線ビームの放射点と所定の回転軸とを結ぶ線に対して対称に配置している。そして、これらのX線管と検出器とを相対的な位置関係を保ちながら回転軸まわりに回転させて複数ビューの投影データを取得する。
【０００３】
このように、複数のチャンネルを一列に配列した検出器を被検体の回りで回転させて投影データを得る場合には、同じビュー間隔でも回転軸側の部分よりも回転軸の外側の部分において１ビュー分の移動距離が大きくなる。これは、回転軸の外側の部分においては、同じ情報量で回転軸側の部分よりも広い面積の画像を生成する必要があることを意味している。
検出器の外側のチャンネルほど回転軸から離れた領域をより多く通過するX線を検出するため、回転軸の外側の部分の画像への寄与率は、外側のチャンネルほど高い。
【特許文献１】特開２０００−８３９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように回転軸の外側においては同じ情報量でより広い面積の画像を生成する必要がある構成では、回転軸から離れるほど断層像の解像度が低下するという不利益が生じていた。
この解像度の低下を抑制するための補正も提案されているが、従来は上記のようなチャンネル毎の画像への寄与率の違いを考慮しておらず、各チャンネルの検出値に対して全て一律に解像度低下の抑制のための補正を施していた。そのため、たとえば、回転軸側の部分においては過補正になる傾向があり、結果的にアーチファクト（artifact）等の発生の原因となり、総合的に見て断層像の画質が劣化する場合があった。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、ある回転軸回りにおける被検体の投影データに基づいて断層像を生成することに起因して生じる断層像の画質の劣化を抑制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、本発明の別な目的は、放射線計算断層画像装置を用いた、ある回転軸回りにおける被検体の投影データに基づいて断層像を生成することに起因して生じる断層像の画質の劣化を抑制可能な断層像生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】
【０００６】
本発明に係る放射線計算断層画像装置は、扇形に放射線ビームを放出する放射線源と、被検体を挟んで前記放射線源に対向して配置され、扇形の前記放射線ビームを検出する複数の検出チャンネルを一列に配列した検出チャンネル列を少なくとも１列備える放射線検出器とを有し、撮影断層面内において回転軸を中心として前記被検体の周囲から前記放射線ビームを放出して前記被検体を通過した当該放射線ビームを前記放射線検出器で検出し、前記回転軸を中心として所定角度ずつずれた複数のビューにおいて前記被検体の前記撮影断層面の投影データを取得する投影データ取得手段と、前記投影データから得られる前記ビュー毎のビューデータに関し、あるビューと当該ビューの前後の所定個のビューとにおける前記ビューデータにそれぞれ所定の重みを付与するフィルタリング処理を施して前記ビュー毎に再構成用データを生成し、当該再構成用データに基づいて前記撮影断層面の画像データを計算して再構成する再構成手段とを有し、前記フィルタリング処理において前記ビューデータに付与する前記重みが、前記複数の検出チャンネルの前記検出チャンネル毎に個別に決められる放射線計算断層画像装置である。
【０００７】
また、本発明に係る断層画像生成方法は、扇形に放射線ビームを放出する放射線源と、被検体を挟んで前記放射線源に対向して配置され、扇形の前記放射線ビームを検出する複数の検出チャンネルを一列に配列した検出チャンネル列を少なくとも１列備える放射線検出器とを有し、当該放射線検出器の検出値から得られる投影データに基づいて前記被検体の撮影断層面の画像データを計算して再構成する放射線計算断層画像装置を用いた断層画像生成方法であって、前記撮影断層面内において回転軸を中心として前記被検体の周囲から前記放射線ビームを放出して被検体を通過した当該放射線ビームを前記放射線検出器で検出し、前記回転軸を中心として所定角度ずつずれた複数のビューにおいて前記被検体の前記撮影断層面の前記投影データを取得する投影データ取得ステップと、前記投影データから得られる前記ビュー毎のビューデータに関し、あるビューと当該ビューの前後の所定個のビューとにおける前記ビューデータにそれぞれ所定の重みを付与するフィルタリング処理を施すフィルタリングステップとを有し、前記フィルタリングステップにおいて、前記複数の検出チャンネルの検出チャンネル毎に個別に決めた前記重みを用いて、前記フィルタリング処理を行なう断層画像生成方法である。
【０００８】
本発明においては、撮影断層面内において、投影データ取得手段の放射線源と放射線検出器とが被検体を挟んで対向している。複数の検出チャンネルを一列に配列した検出チャンネル列を備える放射線検出器は、撮影断層面内において、放射線源が放出する扇形の放射線ビームを検出する。撮影断層面内において回転軸を中心として被検体の周囲から放射線ビームを放出して被検体を通過したこの放射線ビームを放射線検出器で検出することにより、回転軸を中心として所定角度ずつずれた複数のビューにおいて被検体の撮影断層面の投影データが取得される。再構成手段により、この投影データに基づいてビュー毎にビューデータが生成される。
再構成手段により、複数の検出チャンネルの検出チャンネル毎に個別に決めた重みを用いて、あるビューとこのビューの前後のビューとにおけるビューデータにこの重みを付与するフィルタリング処理が施される。その結果、ビュー毎に再構成用データが生成される。再構成手段により、この再構成用データに基づいて撮影断層面の画像データが生成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、所定の回転軸まわりの複数のビュー毎の被検体の投影データに基づく撮影断層面の画像データ生成において、各ビューが回転軸まわりに回転していることによる画像への影響を放射線検出器のチャンネル毎に補正することができるため、撮影断層面の画像の画質劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
X線CT装置本体１０Aは、図１に示すように投影データ取得部２とデータ収集システム（Data Acquisition System：DAS）２０とを有する。
本発明における投影データ取得手段の一実施態様が投影データ取得部２に相当する。
投影データ取得部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線検出器とを有する。
【００１３】
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。図１に示すように、扇形のX線ビームの放出面をxy平面とする。xy平面に直交する軸をz軸とする。
投影データ取得部２は、X線ビーム５の強度をX線検出器の検出チャンネル列７によって検出する。
【００１４】
検出チャンネル列７は、扇形のX線ビーム５の強度を検出可能なように、xy平面においてX線ビーム５の広がりの方向に一列に配列した複数の検出チャンネルchを有する。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。
各々の検出チャンネルchにより個々に独立してX線強度を検出することができ、この検出チャンネルchの数のデータを得ることができる。検出チャンネルchの数Qは、たとえば１０００程度である。
また、本実施の形態においては、X線焦点３と図１に示すような所定の軸Oとを結ぶ線に対してX線ビーム５の形および検出チャンネル列７が線対称となるようにX線源XLと検出チャンネル７とを構成している。
本発明における回転軸の一実施態様が、軸Oである。
【００１５】
本実施の形態においては、X線検出器は検出チャンネル列７を１列のみ有するが、z軸方向に複数の検出チャンネル列７を有するX線検出器の形態にすることも可能である。この場合には、X線源XLによってz軸方向に厚みを有するX線ビームを放出することが、データの効率的な取得の観点から好ましい。
【００１６】
図１に示すように、X線源XLと検出チャンネル列７とは、被検体１を挟んで配置される。本実施の形態に係るX線CT装置１０のX線源XLおよび検出チャンネル列７は、各々の相対的位置関係を保って、軸Oを中心として回転する。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。
【００１７】
X線源XLおよび検出チャンネル列７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の強度を検出チャンネル列７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回転あたりに軸Oまわりで所定の角度ずつずれた複数の方向のデータが得られる。軸Oを中心として所定角度ずつずれたデータ収集の方向はビューと呼ばれる。１回転あたりのビュー数Rは、たとえば１０００程度である。この場合、図１に示すビュー間のビュー間隔Δθは３６０°／１０００程度となる。
【００１８】
上記のように、本実施の形態においては、X線源XLおよび検出チャンネル列７を軸Oまわりに回転させることによって、X線ビーム５を軸Oまわりに照射することによる各ビューの投影データを得た。しかしながら、扇形のX線ビーム５を被検体１の周囲の多方向から照射して得られる各ビューのデータは、X線源XLおよび検出チャンネル列７を軸Oまわりに回転させることなく得ることもできる。たとえば、EBT（Electron-Beam CT：電子ビーム式CT）装置等のCT装置を用いれば、X線源を物理的に回転させることなく、軸Oまわりに回転する複数のビューの投影データを取得することができる。
【００１９】
DAS２０が、検出チャンネル列７によって得られた複数のデータを収集する。DAS２０は検出チャンネル列７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。
【００２０】
図１に示すように、コンソール１０Bは演算・制御装置２３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。
【００２１】
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。投影データに基づい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である。
【００２２】
X線源XLおよび検出チャンネル列７を軸Oまわりに回転させて各ビューの投影データを取得した場合には、図１から明らかなように、同じビュー間隔Δθでも軸Oから離れた外側の部分における移動距離は軸O側の部分における移動距離よりも大きい。このような場合に、バックプロジェクションにより断層像を再構成すると、軸Oの外側の部分においては軸O側の部分よりも広い面積の画像をほぼ同じ情報量で生成することになる。その結果、バックプロジェクションの性質から、軸Oの外側の部分においては断層像の解像度が低下する。ただし、バックプロジェクションの原理および性質については周知であるため、詳細な記述は省略する。
【００２３】
演算・制御装置２３は、軸Oの外側における断層像の解像度の低下を抑制して画質を向上させるために、投影データに基づく各ビューのビューデータに関し、あるビューとその前後のビューとにおけるビューデータに所定の重みを付与するフィルタリング処理を施す。そして、このフィルタリング処理後のビューデータに基づいて演算・制御装置２３はバックプロジェクション等の演算を行ない、断層像データを生成する。
演算・制御装置２３によるフィルタリング処理の詳細については後述する。
【００２４】
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、投影データ取得部２におけるX線源XLおよびX線検出器の回転やDAS２０を介した投影データの取得等の操作を実行する。
【００２５】
図２は、演算・制御装置２３の断層像データの生成のための演算機能に係る機能の概略構成を示した機能ブロック図である。
図２に示すように、演算・制御装置２３は、ビューデータ生成部３０と、重み選択部３２と、再構成用データ生成部３４と、画像データ生成部３６とを有する。
これらの各部のハードウェアは、複数のプロセッサにより適宜実現することもできる。
【００２６】
DAS２０から送信された投影データは、ビューデータ生成部３０に入力される。ビューデータ生成部３０は、軸Oまわりの各ビューの投影データにオフセット補正等の所定の処理を施し、ビュー毎にビューデータを生成する。
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。
【００２７】
上述したように、ビュー間のビュー間隔Δθはたとえば３６０°／１０００程度に設定されるが、ビュー間隔Δθは撮影条件によって変わる場合がある。撮影条件が変わり、ビュー間隔Δθがたとえば大きくなれば、軸Oから離れた外側の部分の画像の解像度はそれだけ低下する。
【００２８】
このような性質を考慮して、重み選択部３２はビュー間隔Δθに基づいて、後述する再構成用データ生成部３４によるフィルタリング処理時に各検出チャンネルchのビューデータに付与する重みのグループを、図３に示すような複数のグループGp１，Gp２，…，Gpn，…から選択する。重みのグループGp１，Gp２，…，Gpn，…に含まれる各重みの値は、上記のようなビュー間隔Δθの違いに対応して断層像の画質を向上可能なそれぞれ異なる値になっている。
なお、図３は、検出チャンネル列７の各検出チャンネルchと、各ビューデータに付与する重みの値との対応関係を示す図である。便宜上、検出チャンネル列７の各検出チャンネルchを図中左から順に１，２，…，Qと番号付けする。また、検出チャンネル列７のうち、各検出チャンネルchが並ぶ方向、即ちX線ビーム５の幅方向に沿った方向における中央部に位置する検出チャンネルを検出チャンネルctとする。検出チャンネルctの数は１個の場合も２個の場合も考えられるが、ここでは、２個の検出チャンネルctが存在するとし、それらをそれぞれ検出チャンネルct１，ct２と表わす。
図３に示すように、本実施の形態においては、再構成用データ生成部３４におけるフィルタリング処理時に各ビューデータに付与する重みを、検出チャンネルch毎に個別に決めている。
【００２９】
再構成用データ生成部３４は、ビューデータ生成部３０が生成したビューデータを受け取る。そして、再構成用データ生成部３４は、重み選択部３２が選択したグループの重みを用いて、検出チャンネルch毎に、あるビューにおけるビューデータとその前後の所定個のビューにおけるビューデータとに重みを付与してフィルタリング処理を施し、新たなビューデータを生成する。
【００３０】
再構成用データ生成部３４によるフィルタリング処理の一例を、下記式（１）のような、図３において重みαin（iはチャンネル番号であり、i＝１，…，Qである。nは重みのグループ番号。）として一般的に記載されている重みを用いた一般形の式として挙げる。
【００３１】
Eij＝（１＋２αin）Dij−αin Dij-1−αin Dij+1
…（１）
【００３２】
式（１）において、ビューデータDijはi番目の検出チャンネルchがj番目（j＝１，２，…，R）のビューにおいて検出した投影データに基づくビューデータを表わしている。そして、ビューデータEijは、式（１）のフィルタリング処理により、ビューデータDijに対応して新たに生成されたビューデータを表わしている。
たとえば、１番目の検出チャンネルchおよび最後のQ番目の検出チャンネルchのように、前または後ろのビューデータが存在せずフィルタリング処理に利用するビューデータが不足する場合には、利用可能なビューデータのみで新たなビューデータを生成する。
重みαinの値は、正の値の場合もあれば負の値の場合もあることに注意する。
【００３３】
上式（１）は、各検出チャンネルchについてあるビューデータとその直前と直後のビューデータとの３つのビューデータから新たなビューデータを生成するフィルタリング処理を表わしている式である。しかし、フィルタリング処理に用いるビューデータの数は３つである必要はない。あるビューデータの前後の複数のビューデータを所定個用いてフィルタリング処理を行なうことができる。
各ビューデータに付与する重みを検出チャンネルch毎に個別に決められれば、式（１）以外の式によって表わされるフィルタリング処理を施してもよい。
【００３４】
たとえば、重み選択部３２が図３に示す重みのグループGp１を選択したとする。１番目のビューのビューデータについて、２番目の検出チャンネルchのビューデータD１２に対応する新たなビューデータE１２を、式（１）のフィルタリング処理を用いて生成することを考える。
グループGp１の中で２番目の検出チャンネルchに割り当てる重みα21を、たとえば、α21＝０．１とする。このとき、新たなビューデータE１２は、E１２＝１．２D１２−０．１D１１−０．１D１３という計算により得られる。この式は、強調フィルタをかけて、ビューデータD１２の近傍のビューデータを強調する強調処理を施すことに相当する。
【００３５】
また、たとえば、５００番目の検出チャンネルchが検出チャンネル列７の中央部の検出チャンネルct１である場合に、１番目のビューのビューデータについて、検出チャンネルct１のビューデータD１５００に対応する新たなビューデータE１５００を生成することを考える。
このとき、グループGp１の中で５００番目の検出チャンネルchに割り当てる重みα5001を、たとえば、重みα21とは異なるα5001＝−０．１５とする。このとき、新たなビューデータE１５００は、E１５００＝０．７D１５００＋０．１５D１４９９＋０．１５D１５０１という計算により得られる。この式は、スムージングフィルタをかけて、ビューデータD１５００の近傍のビューデータを平滑化する平滑化処理を施すことに相当する。
【００３６】
以上のように、式（１）を用いたフィルタリング処理においては、重みαinの値がαin＞０のときには強調処理が行なわれることになり、αin＜０のときには平滑化処理が行なわれることになる。
前述のように、軸Oの外側の部分においては断層像の解像度が低下する傾向にある。そして、検出チャンネル列７の外側の検出チャンネルchほど軸Oから離れた領域をより多く通過するX線ビーム５を検出するため、外側の部分の解像度への寄与率は、外側の検出チャンネルchほど大きい。したがって、検出チャンネル列７の各検出チャンネルchに関連付ける重みαinの値は、外側の検出チャンネルchに向かうほどより強い強調処理が行なわれるような値にし、実質的に解像度が向上する効果が得られるようにすることが、断層像の画質向上の点から好ましい。
【００３７】
一方、軸Oに近い部分においては、軸Oの外側の部分よりも断層像の解像度が元々高い。したがって、断層像の解像度を全面的に均一にするために、重みαinの値は、断層像の軸O側の部分への寄与率が高い検出チャンネル列７の中央部側の検出チャンネルchに向かうほど強い平滑化処理が行なわれるような値にすることが好ましい。
【００３８】
以上のようなフィルタリング処理を施すことにより、図４（a）に示すようなフィルタリング処理前のビューデータDij（i＝１，…，Q、j＝１，…，R）から、図４（b）に示すようなフィルタリング処理後の新たなビューデータEij（i＝１，…，Q、j＝１，…，R）が生成される。
図４（a），（b）において、横軸はいずれも検出チャンネル列７のチャンネル番号iを表わしており、縦軸はいずれもビュー番号jを表わしている。
【００３９】
たとえば、検出チャンネルchがリング状に配置されており軸Oまわりに回転しない検出チャンネル列を用いて、軸Oまわりに照射される扇状のX線ビーム５を検出する場合には、各検出チャンネルchには常に同じ入射角度のX線ビーム５が入射するとは限らない。
このような場合には、再構成用データ生成部３４は、あるビューの投影データ取得のために用いるX線ビーム５が、リング状の検出チャンネル列のどの検出チャンネルchの部分に照射されているかを判断する。
再構成用データ生成部３４は、軸Oまわりに回転しながら照射される扇状のX線ビーム５の幅方向の中心からの距離に対応させて、各検出チャンネルchが検出したX線強度に基づく投影データを配列させる。これにより、図４（a）に示す配列と同じビューデータの配列を得ることができる。
この後は、前述のフィルタリング処理と同様に、ビューデータの配列の検出チャンネルの数の方向に対応させて重みαinを個別に決めれば、先に述べた場合と同様に、扇形のX線ビーム５の回転による影響を考慮したフィルタリング処理が施された新たなビューデータEijを得ることができる。
【００４０】
なお、これまで述べてきたフィルタリング処理に用いる重みαinの値は、図示しないメモリ等の記憶装置に記憶させておく。重み選択部３２および再構成データ生成部３４は、記憶装置に適宜アクセスし、重みαinの値を入手する。
【００４１】
再構成用データ生成部３４は、生成した新たなビューデータEijに、必要に応じて再構成のための所定の所定の処理を施し、最終的に再構成用データを生成する。
【００４２】
図２に示す画像データ生成部３６は、再構成用データ生成部３４が生成した再構成用データを用いてバックプロジェクション等の再構成の演算処理を行ない、被検体１の断層面の画像データを生成する。
画像データ生成部３６は、生成した画像データに基づいて必要に応じて所定の画像処理を施す。
以上の処理により生成された画像が、CRT（Cathode-Ray Tube）や液晶表示パネル等の表示装置２５に表示される。
【００４３】
上記のX線CT装置１０を用いた、本発明に係る断層画像生成方法の手順を、図５を参照しながら簡単にまとめる。図５における（a）および（b）はいずれも本発明に係る断層画像生成方法の手順を示す図である。図５（a），（b）に示すように、本発明に係る断層画像生成方法の手順は様々に変形することができるが、図５（a）と図５（b）とは前処理段階における手順が一部入れ替わっているだけであるため、図５（a）に沿って手順を説明し、図５（b）の詳細な記載は省略する。
【００４４】
被検体１の断層像を得るためには、まず、被検体１の断層面の投影データを取得する（ステップST１）。
前述のように、X線源XLおよびX線検出器を軸Oまわりに回転させて被検体１をスキャンすることにより、複数のビューにおける断層面の投影データを得ることができる。
【００４５】
ステップST１において得られた投影データに、演算・制御装置２３のビューデータ生成部３０が、オフセット補正等の第１の前処理を施す（ステップST２）。
再構成用データ生成部３４は、ビューデータ生成部３０による第１の前処理の結果得られるビューデータに基づいて前述のフィルタリング処理を行なう（ステップST３）。
ステップST３において、再構成用データ生成部３４は、ビュー間のビュー間隔Δθに基づいて重み選択部３２が選択した重みのグループ内において各検出チャンネルchについて個々に決められている重みを用いてフィルタリング処理を実行する。
再構成用データ生成部３４によるフィルタリング処理の結果、図４（b）に示すような新たなビューデータEijが生成される。
【００４６】
再構成用データ生成部３４は、生成した新たなビューデータEijにビームハードニング（BH）補正等の第２の前処理を施し、再構成用データを生成する（ステップST４）。
ビームハードニング補正とは、物質によってX線吸収率が異なることに起因する、X線が被検体１を透過する経路長と検出されたX線強度との非線形な関係を補正するための補正である。
ステップST２，３，４を、断層像の画像データを生成する前の前処理段階と呼ぶ。
【００４７】
画像データ生成部３６は、ステップST４において得られた再構成用データを用いて画像再構成の演算処理を行ない、被検体１の画像データを生成する（ステップST５）。
また、画像データ生成部３６は、生成した画像データに基づくレンダリング等の後処理も実行する（ステップST６）。
ステップST６における後処理により、たとえば、断層像の色の変換や、２次元表示と３次元表示との切換等の処理が実行される。
【００４８】
ステップST６において後処理が施された後の画像データに基づく断層像が、表示装置２５に表示される（ステップST７）。
【００４９】
以上により、軸Oからの距離に応じたフィルタリング処理を施し、扇形のX線ビーム５の回転による影響を考慮した補正を行なった断層像を得ることができる。
なお、上述のステップST３とステップST４との順序を入れ替えた図５（b）に示すように、本実施の形態に係るフィルタリング処理の工程は、画像データ生成前の前処理段階であれば任意のステップにおいて行なうことができる。
【００５０】
図６は、本実施の形態に係るX線CT装置１０を用いて得られる断層像と、従来のX線CT装置による断層像の違いを示すための検証画像５０の模式的な図である。
図６は、半径１２５[mm]の円筒形のファントムを被検体１として用い、このファントムの図１に示すxy平面における断層面の画像を示している。図６に示す検証画像５０において、ラインL−Lよりも上側の部分が、本実施の形態に係る検出チャンネルch毎に重みを設定したフィルタリング処理を施して得られたチャンネル別重み画像５０aを表わしている。ラインL−Lよりも下側の部分が、従来のように全検出チャンネルchに同じ重みを適用して補正した結果得られる同一重み画像５０bを表わしている。
なお、図６は、円筒形のファントムの長手方向に沿う軸の中心を、図１に示す軸Oに一致させて撮影した結果を示している。
【００５１】
撮影に用いたファントムはポリプロピレン製であり、z軸方向に８０[mm]の厚みを有している。
ファントム内部には複数の空隙が存在しており、これらの空隙に、図６に示すように空気ARと、テフロン（登録商標）TFと、X線吸収率が水とほぼ同じ水等価材WTとが適宜充填されている。
【００５２】
本実施の形態においては、前述のように検出チャンネル列７の検出チャンネルch毎に個別に重みを決めて、X線ビーム５の回転による影響を考慮した補正のためのフィルタリング処理を行なっている。このため、検証画像５０の半径方向の外側と内側のような断層面の位置に応じて適切な補正を行なうことができる。その結果、図６に示すように材質が変わりX線吸収率が変化する部分において特に顕著なように、たとえば、軸Oから離れた外側においては同一重み画像５０bのように画像が滲んで解像度が劣化することを抑制し、チャンネル別重み画像５０aのように実質的に解像度を向上させることができる。また、軸O側においては、過補正になって本来材質に応じた画像が表示される部分が窪んで白く表示されるアーチファクトが発生することを防止することができる。
以上により、断層像全面において解像度を均一化することができる。断層像全面において解像度が均一であると画像に違和感がなく非常に見易くなるため、総合的に画質は向上するといえる。
また、チャンネル別重み画像５０aのように半径方向に沿って画質が均一になるように重みの値を調整するため、領域Re１，Re２のように、半径方向に沿った方向であっても同じ材質であれば領域Re１，Re２内の各画素の値の標準偏差はほぼ同じとなる。このように、同じ材質の領域の各画素の値の標準偏差が均一となることからも、本実施の形態により得られる画像の画質は向上する。
本実施の形態に係る断層像生成方法を用いることにより、従来のように各画素の値の標準偏差が均一でなかった場合に各検出チャンネルchの重みではなく標準偏差が小さい領域により多く放射線（X線）が照射されるようにして各画素の標準偏差を均一化する必要がなくなり、被検体の放射線被曝量を低減することもできる。
【００５３】
なお、上記実施の形態および図面に記載の内容は本発明を説明するための一例であり、本発明は上記の内容に限定されない。たとえば、軸Oの位置は、X線焦点３と検出チャンネル列７の中心部との間において、適宜変更することができる。また、断層像生成に利用可能であれば、X線以外のγ線等の他の放射線を用いてもよい。
また、たとえば、ビュー間隔Δθを変化させたときに、その変化量が画像の解像度にそれほど影響を及ぼさない程度の大きさの場合には、異なるビュー間隔Δθに対して同じ重みの値を用いてもよい。ただし、この場合にも検出チャンネルch毎には重みの値は異ならせる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、生体の断層像を生成するCT装置に利用することができる。また、生体に限らず、投影データを用いた非生体の断層像生成にも本発明を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【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】図１に示すX線CT装置の演算・制御装置のうち、断層像データの生成のための演算機能に係る機能の概略構成を示した機能ブロック図である。
【図３】検出チャンネル列の各検出チャンネルと、各ビューデータに付与する重みの値との対応関係を示す図である。
【図４】図１に示すX線CT装置を用いて得られるビューデータを示す図であり、（a）はフィルタリング処理前のビューデータを示しており、（b）はフィルタリング処理後のビューデータを示している。
【図５】（a）は本発明に係る断層画像生成方法の手順を示す図であり、（b）はその変形例を示す図である。
【図６】本実施の形態に係るX線CT装置を用いて得られる断層像と、従来のX線CT装置による断層像の違いを示すための検証画像の模式的な図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…被検体
２…投影データ取得部
５…X線ビーム
７…検出チャンネル
１０…X線CT装置（放射線断層画像装置）
１０A…X線CT装置本体
１０B…コンソール
２３…演算・制御装置
３０…ビューデータ生成部
３２…重み選択部
３４…再構成用データ生成部
３６…画像データ生成部
XL…X線源
ch…検出チャンネル
【図１】
2005058649.tif 000003
【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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