(57)【要約】【課題】  Ｘ線ＣＴ装置において、Ｘ線源のビュー角に依存する検出器の計測ノイズを分解能を低下させることなく除去する。【解決手段】  そのため、ビュー角毎の各検出素子によって検出される透過Ｘ線量について対数変換された投影データであるローデータの合計値Sumを演算する手段；  各ビュー角毎の演算されたローデータ合計値Sumをビュー角に沿ってスムージングし、スムージングされたローデータ合計値Smoothを求める手段；  各ビュー角のローデータ合計値Sumがスムージングされたローデータ合計値Smoothとなるよう各ビュー角の各検出素子毎に補正ローデータＲ’を求める手段、を有する。【選択図】  図６ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の回りを回転可能にかつ被検体をはさんで対向して配設されたＸ線源とそのＸ線源から放射され被検体を透過したＸ線量を検出する円弧状に配列された多数の検出素子からなる検出器と該検出したＸ線量を画像化する画像処理装置とを有するＸ線ＣＴ装置において、上記画像処理装置には、ビュー角毎の各検出素子によって検出される透過Ｘ線量について対数変換された投影データであるローデータの合計値を演算する手段と、このローデータ合計値をビュー角に沿ってスムージングしスムージングされたローデータ合計値を求める手段と、上記各ビュー角のローデータ合計値が上記スムージングされたローデータ合計値となるよう各ビュー角の各検出素子毎に補正ローデータを求める手段とを含むことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
上記画像処理装置は、上記各ビュー角の各検出素子毎の補正ローデータを求めるにあたり、各ビュー角毎に検出された透過Ｘ線量に対するノイズ補正定数ｎを求める手段と、このノイズ補正定数ｎで、上記検出された透過Ｘ線量を補正する手段と、上記各ビュー角の各検出素子毎の補正された透過Ｘ線量に基づいて各ビュー角の各検出素子毎に補正ローデータを求める手段とを有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
上記画像処理装置は、上記各ビュー角の各検出素子毎の補正ローデータを求めるにあたり、検出された透過Ｘ線に対し素子間で共通に定められたノイズ補正定数n0を利用して作成されたローデータとそれに対応するローデータ補正量のマップに基づいて、各ビュー角の各検出素子毎の補正ローデータを求める手段を有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
Ｘ線を被検体に照射することによって被検体のＸ線吸収の分布を検出・再現することにより、被検体の内部構造を解析するＸ線ＣＴ装置におけるノイズ除去に関する。
【背景技術】
【０００２】
肩や骨盤等の骨が重なる部分、またはＸ線の通るパスが長い部分では他の部分に比べＸ線の吸収が大きく透過Ｘ線量のレベルが非常に小さくなり、その結果投影データのS/N比が悪くなる。このようなS/N比が悪いデータを含んだ投影データで画像を再構成すると画像中のアーチファクトの原因となる。図1はノイズを含んだ肩部のデータ11を用いて画像を再構成した図である。従来、例えば、特許文献１では、Ｘ線量のレベルが低い部分、すなわち投影データのレベルが高い部分にスムージングをかけることでノイズの除去をおこないアーチファクト12を低減した画像を得ることを提案している。
【特許文献１】特開2000-5159号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では、スムージングを行うことによりノイズではない実際のデータの変化部分も消えてしまう可能性が生じ、その結果分解能の低下を招いてしまうという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、Ｘ線ＣＴ装置において、分解能の低下を招くことなく透過Ｘ線データ中に混入したアーチファクトの原因となるノイズ成分を検出し、除去する機能を有するＸ線ＣＴ装置を提供することである。
【０００５】
本発明のもう1つの目的は、Ｘ線ＣＴ装置において、分解能の低下を招くことなく透過X線データ中に混入したアーチファクトの原因となるノイズ成分を検出し、高速に除去することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の原理は、投影データの各ビュー角毎の合計値の変動からノイズの有無を検出し、ノイズを除去するためにスムージングを行い、投影データの合計値をそのビュー角のスムージングデータと同等になるように各投影データを補正することでノイズを除去するものである。
【０００７】
透過Ｘ線量を検出する円弧状に配列された多数の検出素子からなる検出器はシノグラムにおけるチャネル方向とビュー方向について２次元のそれぞれ異なった特性をもつが、投影データのチャネル方向のSum値は同じ断面で計測したものであればビューによらず一定であり、またテーブルを移動して投影を行う螺旋スキャンでは、投影データのSum値は一定にはならないが連続的に変化する。そのため、Sum値の変動はビュー角に依存するノイズの影響と考えられる。Sum値が一定もしくは連続的になるようにビュー角に沿ってプロットしたSum値のカーブ全体を上下させスムージングすればチャネル方向のデータ特性は保たれるので分解能の低下を起こさずノイズ成分を除去できる。
【０００８】
本発明の第１の観点は、Ｘ線ＣＴ装置において、ビュー方向の計測ノイズを、Ｘ線量データから投影データに変換したデータ(ローデータ)の各ビュー角毎の合計値（Sum値）の変動からノイズの混入の有無を推定・検出し、変換前のＸ線量データに対して補正を行い改めて投影データを取得することで、分解能の低下を起こさずにノイズを除去することである。
【０００９】
本発明の第２の観点は、Ｘ線ＣＴ装置において、投影データの情報を基に変換前のデータであるＸ線量に対して補正を行う必要のあるデータに対して、あらかじめローデータからＸ線量への逆変換、Ｘ線量の補正、補正X線量からローデータへの再変換のステップを想定・反映したローデータ補正量をテーブル化し、それを用いることでノイズ除去のためのデータ補正に要する時間を短縮し、信号処理時間を高速化したものである。
【００１０】
ノイズはローデータへの変換前のＸ線量に混入している。また、Ｘ線量からローデータへの変換には非線形な対数関数が含まれるためノイズ補正は最初の透過Ｘ線量のデータに対して行うことが望ましい。そのため、本発明の第１の観点では、変換前のＸ線量のデータについて補正を行い、再びローデータへと変換する。しかし、これでは変換、処理に時間がかかってしまうので、本発明の第２の観点では、あらかじめ逆変換、補正、再変換のステップを想定、反映したローデータの補正量をテーブル化し、それを用いることで処理時間を高速化した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図２はＸ線ＣＴ装置のデータ収集および収集したデータから生成したシノグラムの概略を説明する図を示す。 スキャナを回転させながら、Ｘ線源21よりＸ線を発生し、被検体22を透過したＸ線量を検出器23によって計測する。計測されたデータは、画像処理装置50において図３のフロー図に示すようにオフセット補正31、対数変換32、リファレンス補正33等の処理を受け、この結果ローデータ24が作成される。画像処理装置50は例えばＣＰＵとＰＯＭ、ＲＡＭ等から構成される。
【００１２】
オフセット補正31は計測データから、Ｘ線を照射していない時に計測したデータ量を差し引く処理であり、その結果がＸ線量のデータに相当する。
【００１３】
一般にＸ線の減弱はＸ線が物質を通る距離に対して指数関数的な変化を示すためＸ線量からローデータを求める計算には対数関数を使う。また、照射線量によらずローデータが一定のレベル以上になるようにビュー角毎に定めた定数で調整するのがリファレンス補正である。これらを〔数１〕にまとめると、
【数１】
2005261545.tif 000003
となる。
【００１４】
図４は計測時の各ビュー角でのローデータをチャネル方向に合計した値（Sum値）を表わす。投影データのSum値は同じ断面で計測したものであればビュー角によらず一定である。また、テーブルを移動して投影を行う螺旋スキャンでは、投影データのSum値は一定にはならないが連続的に変化する（ノイズなし41）。そのため、ノイズが混入していない限りSum値が不連続になることはない。
【００１５】
しかし、ノイズが混入した場合にSum値はノイズあり42のような不連続な変化を示す。
本発明ではまず、Sum値のビュー角毎の変化をプロットして〔数２〕のようなスムージングを施し、より連続に近いプロフィルを作成する。
【数２】
2005261545.tif 000004
【００１６】
そこで、ｖビュー角目のSum値が上記のスムージング結果に一致するような次の〔数３〕第1式を満たす補正ローデータR’が算出出来れば、これに基づいてデータの補正を行うことが出来る。なお、ノイズはローデータではなくＸ線量に混入するため、本発明の第１の実施例では、補正は変換前のＸ線量に対して行う。すなわち、〔数３〕の第２式を満たすようなビュー角毎のノイズ補正定数nを見つけ、ローデータR’を求める。
【数３】
2005261545.tif 000005
【００１７】
しかし、〔数３〕の第２式を満たす各ビュー角でのノイズ補正定数nの算出は補正ローデータR’を求める計算が対数関数であることもあり簡単ではない。さらに、変換前のＸ線量のデータに対して補正を行い、補正ローデータR’を算出するので、結局ローデータへの変換を２回行うことになり、第1の実施例では補正ローデータを求めるために長い処理時間がかかってしまう。
【００１８】
そこで、本発明の第２の実施例においては、あらかじめローデータからＸ線量への逆変換、対象の装置に共通なノイズ補正定数n0による補正、補正X線量からローデータへの再変換のステップを想定・反映したローデータの補正量ΔRについての〔数４〕を図５に示すようにテーブル化することで処理時間を高速化したものである。
【数４】
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【００１９】
図５のテーブルを使うことによって、ノイズ補正定数n0に対するR→R’の補正量ΔRをテーブルから取り出し、以下で説明する〔数６〕を使って補正ローデータR’を簡単に求めることができる。ノイズ補正定数n0については対象の装置についてあらかじめ実験的に計測を行い適切なものを選択する。例えば、ノイズ振幅の1/2等を選択する。なお、テーブル化のためのメモリ容量が十分でなく精度が確保できない場合は図５に示すように補間して補正量ΔRを算出すれば精度を保つことができる。まず、このテーブルを用いてビュー角毎に各チャネル（検出素子）の補正量ΔRを求め、その合計値CorrSumを〔数５〕に示すように算出する。
【数５】
2005261545.tif 000007
【００２０】
次に算出したCorrSumを使って、〔数６〕に従って補正ローデータR’を求める。
【数６】
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【００２１】
上記の補正ローデータR’のSum値
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は以下の〔数７〕から明らかなように、Smoothと等しくなり連続的なSum値をもつプロフィールに補正出来たことが判る。
【数７】
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【００２２】
従って、第２の実施例では、対象の装置に共通なノイズ補正定数n0を定義することで、第１の実施例のようにビュー角毎のノイズ補正定数ｎを見つけなくとも〔数３〕の第１式の条件を満たす補正ローデータR’を前もって準備したテーブルを利用して簡単に求めることが出来る。
【００２３】
以上説明した、第２の実施例による補正ローデータR’算出のためフローチャートを図６に示す。 
即ち、まず、ステップ61でビュー角毎のローデータRのSum値
2005261545.tif 000011
を算出する。次にステップ62で上記の処理が全ビュー角について実行されたかを判断し、Noの場合はステップ61を繰り返し、Yesの場合はステップ63に進み、ここでは〔数２〕に従ってビュー角毎のスムージングデータSmoothを算出する。次に、ステップ64では図５に示すような対象の装置について事前に準備された補正テーブルを用いてまずチャネル（検出素子）毎のローデータ補正量ΔRを算出し、次に〔数５〕に示す補正量ΔRの合計値CorrSumを算出する。次にステップ65ではステップ61、63、64でそれぞれ求めたSum値、Smooth値、補正量ΔRおよびCorrSum値を用いてチャネル（検出素子）毎の補正後ローデータR’を算出する。最後にステップ66でステップ64、65の処理が全ビュー角について実行されたかを判断し、Noの場合はステップ64、65を繰り返し、Yesの場合は本ローデータの補正処理を終了する。
【００２４】
図７（ａ）はローデータへの補正が施されていない、従来装置による肩部の断層画像を、図７（ｂ）は本発明によって補正されたローデータを用いて再構成した同一部分の画像を示している。本発明によればノイズの少ない画像を作成することができることを示している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】アーチファクトを含む肩部のＸ線ＣＴ画像の一例。
【図２】（ａ）はＸ線ＣＴ装置によるデータ収集の概略を説明する図。（ｂ）はＸ線ＣＴ装置の画像処理装置において収集したデータから生成したシノグラムの一例を示す図。
【図３】ローデータの作成手順を説明するフロー図。
【図４】本発明で実行されるビュー角毎のSum値についてのスムージングを説明する図。
【図５】本発明の第２の実施例で利用されるローデータの変化量ΔRを求めるためのテーブルの一例。
【図６】本発明の第２の実施例による補正ローデータ作成手順を説明するフロー図。
【図７】（ａ）は、図１と同様なローデータへの補正が施されていない従来装置による肩部のＸ線ＣＴ断層画像の一例。（ｂ）は、本発明によって、補正されたローデータを用いて再構成された同一部分のＸ線断層画像の一例。
【符号の説明】
【００２６】
21…Ｘ線源
22…被検体
23…検出器
50…画像処理装置
【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１】
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【図２】
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【図７】
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