(57)【要約】【課題】周期運動する撮影対象をマルチ検出器を用いてスキャンし、所望時相のＣＴ画像を、コーンビームアーチファクトを抑制して生成する。【解決手段】周期運動する撮影対象の周りにＸ線管２１およびマルチ検出器２４を回転させると共に撮影対象を乗せたテーブル１２を直線移動させながら複数周期に渡ってスキャンし、複数周期中の同一時相範囲に収集した投影データであって且つ再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点の投影データを抽出し、抽出した投影データを基にＣＴ画像を生成する。【効果】時間分解能を向上できると共に画質を向上できる。【選択図】図１
2005137390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期運動する撮影対象の周りにＸ線管およびマルチ検出器の少なくとも一方を相対回転させながら複数周期に渡ってスキャンし、前記複数周期中の同一時相範囲に収集した投影データであって且つ再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点の投影データを抽出し、前記抽出した投影データを基にＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法。
【請求項２】
周期運動する撮影対象の周りにＸ線管およびマルチ検出器の少なくとも一方を相対回転させると共に撮影対象に対しＸ線管およびマルチ検出器を相対直線移動させながら複数周期に渡ってスキャンし、前記複数周期中の同一時相範囲に収集した投影データであって且つ再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点の投影データを抽出し、前記抽出した投影データを基にＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＣＴ画像生成方法において、画像再構成に必要なビュー範囲Ｖを第１セグメントから第Ｎ（≧２）セグメントまでＮ個に分割したとき、１周期で１セグメント分のデータを収集することをＮ回繰り返すことを特徴とするＣＴ画像生成方法。
【請求項４】
請求項３に記載のＣＴ画像生成方法において、撮影対象の運動周期をＴとし、前記時相範囲の時間幅をτｅとし、Ｘ線管およびマルチ検出器の回転周期をＴｓとするとき、
Ｔｓ＝Ｔ−τｅ
または
Ｔｓ＝Ｔ＋τｅ
とすることを特徴とするＣＴ画像生成方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のＣＴ画像生成方法において、画像再構成に必要なビュー範囲Ｖ＝（１８０゜＋ファンビーム角度）であることを特徴とするＣＴ画像生成方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のＣＴ画像生成方法において、３次元画像再構成法によりＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法。
【請求項７】
請求項６に記載のＣＴ画像生成方法において、前記３次元画像再構成法が、再構成面上の１本のラインまたは複数画素間隔あけた複数本の平行なラインをＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影ラインに対応する投影データを抽出し、前記抽出した投影データにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データを作成し、前記投影ライン・データにフィルタ処理を施して逆投影ライン・データを作成し、前記逆投影ライン・データを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データを求め、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データを画素対応に加算して逆投影データを求める３次元逆投影方法であることを特徴とするＣＴ画像生成方法。
【請求項８】
請求項７に記載のＣＴ画像生成方法において、Ｘ線管およびマルチ検出器の回転面に垂直な方向またはヘリカルスキャンの直線移動方向をｚ方向とし、ビュー角度view＝０゜の時のＸ線ビームの中心軸方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に直交する方向をｘ方向とするとき、−４５゜≦view＜４５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および１３５゜≦view＜２２５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｘ方向をライン方向とし、４５゜≦view＜１３５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および２２５゜≦view＜３１５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｙ方向をライン方向とすることを特徴とするＣＴ画像生成方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載のＣＴ画像生成方法において、撮影対象が心臓であり、心電信号を基に周期運動の時相を検出することを特徴とするＣＴ画像生成方法。
【請求項１０】
Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに相対回転させながら複数周期に渡ってスキャンするスキャン手段と、前記複数周期中の同一時相範囲に収集した投影データであって且つ再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点の投影データを抽出しその抽出した投影データを基にＣＴ画像を生成する画像再構成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに相対回転させると共に前記Ｘ線管および前記マルチ検出器を撮影対象に対し相対直線移動させながら複数周期に渡ってスキャンするスキャン手段と、前記複数周期中の同一時相範囲に収集した投影データであって且つ再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点の投影データを抽出しその抽出した投影データを基にＣＴ画像を生成する画像再構成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン手段は、画像再構成に必要なビュー範囲Ｖを第１セグメントから第Ｎ（≧２）セグメントまでＮ個に分割したとき、１周期で１セグメント分のデータを収集することをＮ回繰り返すことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン手段は、撮影対象の運動周期をＴとし、前記時相範囲の時間幅をτｅとし、Ｘ線管およびマルチ検出器の回転周期をＴｓとするとき、
Ｔｓ＝Ｔ−τｅ
または
Ｔｓ＝Ｔ＋τｅ
とすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、画像再構成に必要なビュー範囲Ｖ＝（１８０゜＋ファンビーム角度）であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１５】
請求項１０から請求項１４のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、３次元画像再構成法によりＣＴ画像を生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記３次元画像再構成法が、再構成面上の１本のラインまたは複数画素間隔あけた複数本の平行なラインをＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影ラインに対応する投影データを抽出し、前記抽出した投影データにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データを作成し、前記投影ライン・データにフィルタ処理を施して逆投影ライン・データを作成し、前記逆投影ライン・データを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データを求め、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データを画素対応に加算して逆投影データを求める３次元逆投影方法であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管およびマルチ検出器の回転面に垂直な方向またはヘリカルスキャンの直線移動方向をｚ方向とし、ビュー角度view＝０゜の時のＸ線ビームの中心軸方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に直交する方向をｘ方向とするとき、−４５゜≦view＜４５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および１３５゜≦view＜２２５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｘ方向をライン方向とし、４５゜≦view＜１３５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および２２５゜≦view＜３１５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｙ方向をライン方向とすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１８】
請求項１０から請求項１７のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、心臓の周期運動の時相を検出するための心電計を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、さらに詳しくは、周期運動する撮影対象をマルチ検出器（multidetector）を用いてスキャン（scan）し、所望時相のＣＴ画像を、コーンビームアーチファクト（cone beam artifact）を抑制して生成することが出来るＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、心臓を複数心拍に渡ってスキャンし、得られたデータから所望心時相のデータを集めて画像再構成に必要なデータセットを作り、そのデータセットから所望心時相のＣＴ画像を再構成するセグメント再構成法（multisector reconstruction）が知られている（例えば、特許文献１および非特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−０５２６８８号公報
【非特許文献１】高橋睦正・荒川昭彦編集「Multidetector Helical CTのすべて」金原出版、２００２年２月１日、ｐ.86-89（心電同期による画像再構成  濱田星紀・中村仁信・内藤博明著）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来のセグメント再構成法では、マルチ検出器を用いてスキャンした場合でもＸ線ビームが再構成面（スライス面）に平行であるとみなし、再構成面位置（スライス位置）に対応する検出器列のデータから所望心時相のデータを集めていた。
しかし、マルチ検出器の中心（Ｘ線管の直下）から離れた位置に再構成面があると、実際にはＸ線ビームが再構成面に平行とならないため、ＣＴ画像上にコーンビームアーチファクトを生じる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、周期運動する撮影対象をマルチ検出器を用いてスキャンし、所望時相のＣＴ画像を、コーンビームアーチファクトを抑制して生成することが出来るＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の観点では、本発明は、周期運動する撮影対象の周りにＸ線管およびマルチ検出器の少なくとも一方を相対回転させながら複数周期に渡ってスキャンし、前記複数周期中の同一時相範囲に収集した投影データであって且つ再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点の投影データを抽出し、前記抽出した投影データを基にＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
上記構成において「相対回転」とは、Ｘ線管とマルチ検出器の中間に撮影対象を置いた状態で、撮影対象を回転させないでＸ線管およびマルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転させる場合、Ｘ線管およびマルチ検出器を回転させないで撮影対象を軸回転させる場合、撮影対象を軸回転させ且つＸ線管およびマルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに逆回転させる場合などを含む意味である。
上記第１の観点によるＣＴ画像生成方法では、セグメント再構成法を利用するため、周期運動する撮影対象の所望時相のＣＴ画像を生成できる。また、再構成面上の画素を透過したＸ線ビームが入射した検出器列およびチャネルの投影データを抽出してＣＴ画像を生成するので、コーンビームアーチファクトを抑制することが出来る。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、周期運動する撮影対象の周りにＸ線管およびマルチ検出器の少なくとも一方を相対回転させると共にＸ線管およびマルチ検出器を撮影対象に対し相対直線移動させながら複数周期に渡ってスキャンし、前記複数周期中の同一時相範囲に収集した投影データであって且つ再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点の投影データを抽出し、前記抽出した投影データを基にＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
また、上記構成において「相対直線移動」とは、Ｘ線管とマルチ検出器の中間に撮影対象を置いた状態で、Ｘ線管およびマルチ検出器を直線移動させないで撮影対象（が乗ったテーブル）を直線移動させる場合、撮影対象（が乗ったテーブル）を直線移動させないでＸ線管およびマルチ検出器を直線移動させる場合、撮影対象（が乗ったテーブル）を直線移動させ且つＸ線管及びマルチ検出器を逆方向に直線移動させる場合などを含む意味である。
上記第２の観点によるＣＴ画像生成方法では、セグメント再構成法を利用するため、周期運動する撮影対象の所望時相のＣＴ画像を生成できる。また、再構成面上の画素を透過したＸ線ビームが入射した検出器列およびチャネルの投影データを抽出してＣＴ画像を生成するので、コーンビームアーチファクトを抑制することが出来る。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、画像再構成に必要なビュー範囲Ｖを第１セグメントから第Ｎ（≧２）セグメントまでＮ個に分割したとき、１周期で１セグメント分のデータを収集することをＮ回繰り返すことを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第３の観点によるＣＴ画像生成方法では、撮影時間がＮ周期分の時間で済む。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、撮影対象の運動周期をＴとし、前記時相範囲の時間幅をτｅとし、Ｘ線管およびマルチ検出器の回転周期をＴｓとするとき、
Ｔｓ＝Ｔ−τｅ
または
Ｔｓ＝Ｔ＋τｅ
とすることを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第４の観点によるＣＴ画像生成方法では、撮影対象の１周期ごとに、隣接するセグメントの投影データを収集することが出来る。
【０００８】
第５の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、画像再構成に必要なビュー範囲Ｖ＝（１８０゜＋ファンビーム角度）であることを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第５の観点によるＣＴ画像生成方法では、画像再構成に必要なビュー範囲Ｖ＝３６０゜とするよりも撮影時間を短縮できる。
【０００９】
第６の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、３次元画像再構成法によりＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第６の観点によるＣＴ画像生成方法では、３次元画像再構成法により画像再構成を行うため、大きなコーン角に起因するアーチファクトを防止できる。
なお、３次元画像再構成法としては、フェルドカンプ（Feldkamp）法もしくは重み付きフェルドカンプ法などが知られている。
【００１０】
第７の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、前記３次元画像再構成法が、再構成面上の１本のラインまたは複数画素間隔あけた複数本の平行なラインをＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影ラインに対応する投影データを抽出し、前記抽出した投影データにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データを作成し、前記投影ライン・データにフィルタ処理を施して逆投影ライン・データを作成し、前記逆投影ライン・データを基に再構成面上の各画素の逆投影画素データを求め、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データを画素対応に加算して逆投影データを求める３次元逆投影方法であることを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第７の観点によるＣＴ画像生成方法では、特願２００２−１４７２３１号および特願２００２−３３８９４７号で提案されている３次元画像再構成法を行うため、演算量を大幅に減らすことが出来る。
【００１１】
第８の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、Ｘ線管およびマルチ検出器の回転面に垂直な方向またはヘリカルスキャンの直線移動方向をｚ方向とし、ビュー角度view＝０゜の時のＸ線ビームの中心軸方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に直交する方向をｘ方向とするとき、−４５゜≦view＜４５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および１３５゜≦view＜２２５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｘ方向をライン方向とし、４５゜≦view＜１３５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および２２５゜≦view＜３１５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｙ方向をライン方向とすることを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
なお、上記構成において、view＝−４５゜とview＝３１５゜とは、表現の都合上異なる表記にしているが、実際は、両者は等しく、同一ビュー角度である。
再構成面上のラインをＸ線透過方向に投影する場合、ラインとＸ線透過方向の成す角度が９０゜に近いほど精度が高くなり、０゜に近いほど精度が低くなる。
上記第８の観点によるＣＴ画像生成方法では、ラインとＸ線透過方向の成す角度が約４５゜より小さくならないため、精度の低下を抑制することが出来る。
【００１２】
第９の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、撮影対象が心臓であり、心電信号を基に周期運動の時相を検出することを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第９の観点によるＣＴ画像生成方法では、心臓の所望時相のＣＴ画像を好適に生成できる。
【００１３】
第１０の観点では、本発明は、Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転させながら複数周期に渡ってスキャンするスキャン手段と、前記複数周期中の同一時相範囲に収集した投影データであって且つ再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点の投影データを抽出しその抽出した投影データを基にＣＴ画像を生成する画像再構成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１０の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第１の観点によるＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。
【００１４】
第１１の観点では、本発明は、Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転させると共に前記Ｘ線管および前記マルチ検出器を撮影対象に対し相対直線移動させながら複数周期に渡ってスキャンするスキャン手段と、前記複数周期中の同一時相範囲に収集した投影データであって且つ再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点の投影データを抽出しその抽出した投影データを基にＣＴ画像を生成する画像再構成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１１の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第２の観点によるＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。
【００１５】
第１２の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン手段は、画像再構成に必要なビュー範囲Ｖを第１セグメントから第Ｎ（≧２）セグメントまでＮ個に分割したとき、１周期で１セグメント分のデータを収集することをＮ回繰り返すことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１２の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第３の観点によるＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。
【００１６】
第１３の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン手段は、撮影対象の運動周期をＴとし、前記時相範囲の時間幅をτｅとし、Ｘ線管およびマルチ検出器の回転周期をＴｓとするとき、
Ｔｓ＝Ｔ−τｅ
または
Ｔｓ＝Ｔ＋τｅ
とすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第４の観点によるＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。
【００１７】
第１４の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、画像再構成に必要なビュー範囲Ｖ＝（１８０゜＋ファンビーム角度）であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第５の観点によるＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。
【００１８】
第１５の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、３次元画像再構成法によりＣＴ画像を生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１５の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第６の観点によるＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。
【００１９】
第１６の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記３次元画像再構成法が、再構成面上の１本のラインまたは複数画素間隔あけた複数本の平行なラインをＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影ラインに対応する投影データを抽出し、前記抽出した投影データにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データを作成し、前記投影ライン・データにフィルタ処理を施して逆投影ライン・データを作成し、前記逆投影ライン・データを基に再構成面上の各画素の逆投影画素データを求め、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データを画素対応に加算して逆投影データを求める３次元逆投影方法であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１６の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第７の観点によるＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。
【００２０】
第１７の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管およびマルチ検出器の回転面に垂直な方向またはヘリカルスキャンの直線移動方向をｚ方向とし、ビュー角度view＝０゜の時のＸ線ビームの中心軸方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に直交する方向をｘ方向とするとき、−４５゜≦view＜４５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および１３５゜≦view＜２２５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｘ方向をライン方向とし、４５゜≦view＜１３５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および２２５゜≦view＜３１５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｙ方向をライン方向とすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１７の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第８の観点によるＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。
【００２１】
第１８の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、心臓の周期運動の時相を検出するための心電計を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１８の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第９の観点によるＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、周期運動する撮影対象をマルチ検出器を用いてスキャンし、所望時相のＣＴ画像を、コーンビームアーチファクトを抑制して生成することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２４】
図１は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置１００を示す構成ブロック図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、寝台装置１０と、走査ガントリ２０と、心電計４０とを具備している。
【００２５】
操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、画像再構成処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得した投影データを収集するデータ収集バッファ５と、投影データから再構成したＣＴ画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータやＸ線ＣＴ画像を記憶する記憶装置７とを具備している。
【００２６】
寝台装置１０は、撮影対象を乗せて走査ガントリ２０のボア（空洞部）に入れ出しするテーブル１２を具備している。テーブル１２は、寝台装置１０に内蔵するモータで昇降および直線移動される。
【００２７】
走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、マルチ検出器２４と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５の制御を行う回転側コントローラ２６と、制御信号などを前記操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りする制御コントローラ２９と、スリップリング３０とを具備している。
【００２８】
図２および図３は、Ｘ線管２１とマルチ検出器２４の説明図である。
Ｘ線管２１とマルチ検出器２４は、回転中心ＩＣの回りを回転する。テーブル１２の直線移動方向をｚ軸方向とし、テーブル１２の上面に垂直な方向をｙ軸方向とし、ｚ軸方向およびｙ軸方向に直交する方向をｘ軸方向とするとき、Ｘ線管２１およびマルチ検出器２４の回転平面は、ｘｙ面である。
Ｘ線管２１は、コーンビームと呼ばれるＸ線ビームＣＢを発生する。Ｘ線ビームＣＢの中心軸方向がｙ軸方向に平行なときを、ビュー角度view＝０゜とする。
マルチ検出器２４は、Ｊ（例えばＪ＝２５６）列の検出器列を有する。また、各検出器列は、Ｉ（例えばＩ＝１０２４）チャネルのチャネルを有する。
【００２９】
図４は、Ｘ線ＣＴ装置１００を用いたセグメント再構成法の処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、操作者は、入力装置２からテーブル移動範囲，テーブル移動速度，所望の時相範囲の時間幅τｅおよびＲ波よりの遅れ時間τａを入力する。
【００３０】
ステップＳ２では、中央処理装置３は、心電計４０により、心拍周期Ｔを検出する。
ステップＳ３では、中央処理装置３は、Ｘ線管２１とマルチ検出器２４の回転周期Ｔｓおよび回転数Ｎ（＝セグメント分割数）を次式により算出し、設定する。ただし、画像再構成に必要なビュー範囲をＶ゜とする。
Ｔｓ＝Ｔ−τｅ
Ｎ＝（Ｖ／３６０゜）×Ｔ／τｅ
例えばＴ＝１秒，τｅ＝１／６秒，Ｖ＝２４０゜なら、Ｔｓ＝５／６秒，Ｎ＝４である。
【００３１】
ステップＳ４では、Ｘ線管２１とマルチ検出器２４とを心臓（＝撮影対象）の周りに回転させ且つテーブル１２を直線移動させながら直線移動位置ｚとビュー角度viewと検出器列番号ｊとチャネル番号ｉとで表わされる投影データＤ０(z,view,j,i)をＮ回転分収集する。直線移動位置ｚは、エンコーダによりｚ軸方向位置パルスがカウントされ、制御コントローラ２９にてｚ軸座標に変換され、スリップリング３０を経由して、ＤＡＳ２５の投影データにｚ軸座標情報として付加される。
図５に、ｚ軸座標情報を付加した、あるビュー角度の投影データのフォーマットを示す。
なお、ステップＳ４のデータ収集処理については、図６，図７を参照して後述する。
【００３２】
ステップＳ５では、投影データＤ０(z,view,j,i)に対して、前処理（オフセット補正，対数補正，Ｘ線線量補正，感度補正）を行う。
【００３３】
ステップＳ６では、前処理した投影データＤ０(z,view,j,i)に対して、３次元逆投影処理を行い、逆投影データＤ３(x,y)を求める。
なお、ステップＳ６の３次元逆投影処理については、図８を参照して後述する。
【００３４】
ステップＳ７では、逆投影データＤ３(x,y)に対して後処理を行い、ＣＴ画像を得る。
【００３５】
図６に示すように、セグメント再構成法では、画像再構成に必要なビュー範囲を第１セグメントから第Ｎ（≧２）セグメントまでＮ個に分割する。なお、図６では、画像再構成に必要なビュー範囲Ｖ＝（１８０゜＋ファン角度），ファン角度＝６０゜とし、Ｎ＝４としている。
【００３６】
図７に示すように、１回転目に収集した投影データ中のＲ波からτａ遅れた時刻のビュー角度をview＝０゜の投影データとするとき、ｎ（＝１〜Ｎ）回転目に収集した投影データ中から、ビュー角度範囲（ｎ−１）×３６０゜×τｅ／Ｔ〜ｎ×３６０゜×τｅ／Ｔの投影データを抽出すれば、画像再構成に必要なビュー範囲のデータセットが得られる。そして、このデータセットの投影データは、全てＲ波からτａ遅れた時刻から時間幅τｅの時相範囲の投影データになっている。
【００３７】
図８は、３次元逆投影処理（図４のステップＳ６）の詳細を示すフロー図である。
ステップＲ１では、図４のステップＳ４で得たデータセット中の一つのビューに着目する。
【００３８】
ステップＲ２では、着目ビューの投影データＤ０(z,view,j,i)の中から再構成面Ｐ上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応する投影データＤｒを抽出する。
【００３９】
図９に再構成面Ｐ上の複数の平行なラインＬ０〜Ｌ８を例示する。
ライン数は、ラインに直交する方向の再構成面の最大画素数の１／６４〜１／２とする。例えば、再構成面Ｐの画素数が５１２×５１２であるとき、ライン数は９本とする。
また、−４５゜≦view＜４５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および１３５゜≦view＜２２５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）では、ｘ方向をライン方向とする。また、４５゜≦view＜１３５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および２２５゜≦view＜３１５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）では、ｙ軸方向をライン方向とする。
また、回転中心ＩＣを通り、ラインＬ０〜Ｌ８に平行な投影面ｐｐを想定する。
【００４０】
図１０は、再構成面Ｐ上の複数の平行なラインＬ０〜Ｌ８をＸ線透過方向に検出器面ｄｐに投影したラインＴ０〜Ｔ８を示している。
Ｘ線透過方向は、Ｘ線管２１とマルチ検出器２４とラインＬ０〜Ｌ８の幾何学的位置によって決まる。
検出器面ｄｐに投影したラインＴ０〜Ｔ８に対応する検出器列ｊおよびチャネルｉの投影データを抽出すれば、それらがラインＬ０〜Ｌ８に対応する投影データＤｒである。
【００４１】
そして、図１１に示すように、ラインＴ０〜Ｔ８をＸ線透過方向に投影面ｐｐ上に投影したラインＬ０’〜Ｌ８’を想定し、それら投影面ｐｐ上のラインＬ０’〜Ｌ８’に投影データＤｒを展開する。
【００４２】
図８に戻り、ステップＲ３では、投影面ｐｐ上の各ラインＬ０’〜Ｌ８’の投影データＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算し、図１２に示す如き投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐを作成する。
ここで、コーンビーム再構成荷重は、Ｘ線管２１の焦点から投影データＤｒに対応するマルチ検出器２４の検出器列ｊ，チャネルｉまでの距離をｒ０とし、Ｘ線管２１の焦点から投影データＤｒに対応する再構成面Ｐ上の点までの距離をｒ１とするとき、（ｒ１／ｒ０）２である。
【００４３】
ステップＲ４では、投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐに対して、フィルタ処理を行う。すなわち、投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐにＦＦＴを施し、フィルタ関数（再構成関数）を掛け、逆ＦＦＴを施して、図１３に示す如き投影面ｐｐ上の逆投影ライン・データＤｆとする。
【００４４】
ステップＲ５では、投影面ｐｐ上の逆投影ライン・データＤｆに対してライン方向に補間処理を施し、図１４に示す如き投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを作成する。
投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈのデータ密度は、ライン方向の再構成面Ｐの最大画素数の８倍〜３２倍とする。例えば、１６倍として再構成面Ｐの画素数が５１２×５１２であるとき、データ密度は８１９２点／ラインとする。
【００４５】
ステップＲ６では、投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈをサンプリングし且つ必要に応じて補間・補外処理して、図１５に示すように、再構成面Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ８上の画素の逆投影画素データＤ２を得る。
【００４６】
ステップＲ７では、高密度逆投影ライン・データＤｈをサンプリングし且つ補間・補外処理して、図１６に示すように、ラインＬ０〜Ｌ８間の画素の逆投影画素データＤ２を得る。あるいは、再構成面Ｐ上で、ラインＬ０〜Ｌ８上の画素の逆投影画素データＤ２を基に補間・補外処理して、ラインＬ０〜Ｌ８間の画素の逆投影画素データＤ２を得る。
【００４７】
なお、図１１〜図１６は、−４５゜≦view＜４５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および１３５゜≦view＜２２５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）を想定しているが、４５゜≦view＜１３５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および２２５゜≦view＜３１５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）では、図１７〜図２２に示すようになる。
【００４８】
図８に戻り、ステップＲ８では、図２３に示すように、図１６または図２２に示す逆投影画素データＤ２を画素対応に加算する。
ステップＲ９では、図４のステップＳ４で得たデータセットの全ビューについて、ステップＲ１〜Ｒ８を繰り返し、逆投影データＤ３(x,y)を得る。
【００４９】
実施例１のＸ線ＣＴ装置１００によれば、セグメント再構成法を利用するため、所望の心時相のＣＴ画像を生成できる。また、再構成面Ｐ上の画素を透過したＸ線ビームが入射した検出器列ｊおよびチャネルｉの投影データを抽出してＣＴ画像を生成するので、コーンビームアーチファクトを抑制することが出来る。
【実施例２】
【００５０】
実施例１では、データセットから再構成面Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ８に対応する投影データのみを抽出したが、再構成面Ｐ上の全ての画素に対応する投影データを抽出してＣＴ画像を再構成してもよい。
【実施例３】
【００５１】
画像再構成法は、従来公知のフェルドカンプ法による３次元画像再構成法でもよい。さらに、特願２００２−０６６４２０号、特願２００２−１４７０６１号、特願２００２−１４７２３１号、特願２００２−２３５５６１号、特願２００２−２３５６６２号、特願２００２−２６７８３３号、特願２００２−３２２７５６号および特願２００２−３３８９４７号で提案されている３次元画像再構成法を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置は、心臓の所望時相のＣＴ画像を生成するのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施例１に係るＸ線ＣＴ装置を示す構成ブロック図である。
【図２】Ｘ線管およびマルチ検出器の回転を示す説明図である。
【図３】コーンビームを示す説明図である。
【図４】実施例１に係るＸ線ＣＴ装置によるセグメント再構成法の処理を示すフロー図である。
【図５】収集した投影データの格納フォーマットを示す説明図である。
【図６】画像再構成に必要なビュー範囲をセグメント分割した状態を示す説明図である。
【図７】各セグメントの投影データを抽出するタイミングを示す説明図である。
【図８】３次元画像再構成処理の詳細を示すフロー図である。
【図９】再構成面Ｐ上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。
【図１０】再構成面Ｐ上のラインを検出器面に投影したラインを示す概念図である。
【図１１】ビュー角view＝０゜における検出器面上の各ラインの投影データＤｒを投影面上に投影した状態を示す概念図である。
【図１２】ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の投影データＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算した投影ライン・データＤｐを示す概念図である。
【図１３】ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施した逆投影ライン・データＤｆを示す概念図である。
【図１４】ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の逆投影ライン・データＤｆに保管処理を施した高密度逆投影ライン・データＤｈを示す概念図である。
【図１５】ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを再構成面上のラインに展開した逆投影画素データＤ２を示す概念図である。
【図１６】ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを再構成面上のライン間に展開した逆投影画素データＤ２を示す概念図である。
【図１７】ビュー角view＝９０゜における検出器面上の各ラインの投影データＤｒを投影面上に投影した状態を示す概念図である。
【図１８】ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の投影データＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算した投影ライン・データＤｐを示す概念図である。
【図１９】ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施した逆投影ライン・データＤｆを示す概念図である。
【図２０】ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の逆投影ライン・データＤｆに補間処理を施した高密度逆投影ライン・データＤｈを示す概念図である。
【図２１】ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを再構成面上のラインに展開した逆投影画素データＤ２を示す概念図である。
【図２２】ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを再構成面上のライン間に展開した逆投影画素データＤ２を示す概念図である。
【図２３】逆投影画素データＤ２を画素対応に全ビュー加算して逆投影データＤ３を得る状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１                  操作コンソール
３                  中央処理装置
２０                走査ガントリ
２１                Ｘ線管
２４                マルチ検出器
２６                回転側コントローラ
４０                心電計
１００              Ｘ線ＣＴ装置
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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