(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を透過したＸ線の強度分布を示す投影データに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、
複数チャンネル分のＸ線検出素子を配してなる検出素子列を複数列配したＸ線検出器と、
Ｘ線を曝射するＸ線管および前記Ｘ線検出器を被検体の周囲で回転させ、Ｘ線照射方向ごとの投影データを収集するデータ収集手段と、
３次元ボリュームデータを記憶する記憶手段と、
前記データ収集手段によって収集された前記Ｘ線照射方向に対応する複数チャンネルかつ複数列分の投影データを、畳み込みに用いる重み付けが同一の断面ごとに前記記憶手段に記憶された３次元ボリュームデータ上に逆投影処理し、この逆投影処理をＸ線照射方向ごとに繰り返すように構成された逆投影処理手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記データ収集手段によって収集された前記投影データを、Ｘ線照射方向単位で分けて分配するデータ分配手段と、
データ伝送手段を介して前記データ分配手段から送られた投影データに対して、補正処理を行なう複数の前処理手段と、
前記逆投影処理手段で逆投影処理されたデータを合成して、３次元画像データを生成する画像合成処理手段と、
をさらに備え、
前記逆投影処理手段は、データ伝送手段を介して前記前処理手段から送られた投影データに対して、畳み込みに用いる重み付けが同一の断面ごとに逆投影処理を行なう複数の逆投影処理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。
【請求項３】
前記データ伝送手段は、物理的に分離された複数の伝送ラインであることを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記前処理手段によって補正処理が行なわれた投影データを記憶する投影データ記憶手段をさらに備え、
前記逆投影処理手段は、前記投影データ記憶手段が記憶する補正処理後の投影データに対して、逆投影処理を行なうことを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置、ＣＴ；Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）は、被検体を透過したＸ線の強度を検出して得られたＸ線強度分布データに基づいて、Ｘ線を照射した面（断層面）での当該被検体内における人体内組織の形態的情報を示す断層画像を再構成して提供することにより、疾病の診断、治療、手術計画などを初めとする多くの医療行為において、重要な役割を果たしている。
【０００３】
Ｘ線ＣＴ装置は、寝台の天板上に横たわった被検体が挿入される内部空間の周りに対向して配置されるＸ線管およびＸ線検出器を有する架台回転部と、架台回転部を回転可能に支持する架台固定部とを備える。Ｘ線ＣＴ装置は、画像撮影時において、架台回転部を、被検体を中心に回転させ、架台回転部に配置されたＸ線管は、被検体に対して多方向からＸ線を照射し、Ｘ線検出器は、多方向から照射され、当該被検体を透過したＸ線の強度をそれぞれ検出する。
【０００４】
そして、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器が検出した多方向からのＸ線強度分布データ（純生データ）を、前処理によって感度補正などの補正を行なったのちに、バックプロジェクション（逆投影） やコンボリューション（畳み込み）することにより、画像再構成を行なう。現在、被検体の体軸方向に沿って複数列の検出素子（例えば、１６列や６４列など）が配列されたＸ線検出器が実用化されたことにより、被検体の広範囲にわたる領域における画像を高速に収集することが可能となっている。なお、複数列の検出素子が配列されたＸ線検出器を用いる場合には、列単位で収集された純生データが、列単位で逆投影されて、断層画像ごとに再構成される。
【０００５】
また、Ｘ線ＣＴ装置においては、画像撮影時において、架台回転部を回転させるとともに、寝台を被検体の体軸方向に連続的に移動させることで、さらに広範囲にわたる領域を撮影して、被検体の体軸方向に沿った複数枚の断層画像を再構成して、３次元画像（ボリューム画像）を得るためのヘリカルスキャンが行なわれている。なお、３次元画像の作成処理は、再構成処理および画像データの格納処理が行なわれた後の後処理として、行なわれている。
【０００６】
このように、Ｘ線ＣＴ装置においては、膨大なデータ量（すなわち、ヘリカルスキャンにおける広範囲にわたる複数列分の膨大な検出データ）を、即時にかつ確実に処理して画像再構成を行なう必要があるため、例えば、特許文献１では、膨大な量の純生データを分割して前処理や再構成処理を並行して処理する技術が開示されている。
【０００７】
一方、近年、検出素子が体軸方向にさらに多くの列に配列されたＸ線検出器（例えば、２５６列など）が実用化の段階に入っている。このＸ線検出器を用いる場合、ヘリカルスキャンによる撮影を行なうことなく、架台回転部を１回転させて撮影を行なうコンベンショナルスキャンによって、関心領域すべて（例えば、心臓など）を含むデータ、すなわち、関心領域の３次元画像を再構成するために必要とされるデータを一度に収集することが可能となる。また、コンベンショナルスキャンを連続して行なうことで、関心領域の時系列に沿った３次元画像を再構成するデータを一度に収集することが可能となる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記した従来の技術は、検出素子が体軸方向に多列で配列されたＸ線検出器を用いたコンベンショナルスキャンによって、関心領域を含む３次元画像を再構成するために必要とされるデータが一度に収集されたとしても、３次元画像を即時に再構成することができないという課題があった。
【００１０】
例えば、２５６列の検出素子が体軸方向に配列されたＸ線検出器によって検出され収集された純生データの量は、１６列や６４列などの検出素子が体軸方向に配列されたＸ線検出器によって検出され収集された純生データの量と比較してさらに膨大となってしまい、上記した従来の技術によって、純生データを分割して列単位で並行処理して断層画像を再構成して３次元画像を生成しても、その所要時間は数秒単位となり、同一時刻のデータではないため、Ｘ線ＣＴ装置を用いて診断を行なう上で必要とされる即時性を満たすものではなかった。
【００１１】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、３次元画像を即時に再構成し、３次元画像データとして格納することが可能となるＸ線ＣＴ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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、被検体を透過したＸ線の強度分布を示す投影データに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、複数チャンネル分のＸ線検出素子を配してなる検出素子列を複数列配したＸ線検出器と、Ｘ線を曝射するＸ線管および前記Ｘ線検出器を被検体の周囲で回転させ、Ｘ線照射方向ごとの投影データを収集するデータ収集手段と、３次元ボリュームデータを記憶する記憶手段と、前記データ収集手段によって収集された前記Ｘ線照射方向に対応する複数チャンネルかつ複数列分の投影データを、前記記憶手段に記憶された３次元ボリュームデータ上に逆投影処理し、この逆投影処理をＸ線照射方向ごとに繰り返すように構成された逆投影処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、被検体を透過したＸ線の強度分布を示す投影データに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、複数チャンネル分のＸ線検出素子を配してなる検出素子列を複数列配したＸ線検出器と、Ｘ線を曝射するＸ線管および前記Ｘ線検出器を被検体の周囲で回転させ、Ｘ線照射方向ごとの投影データを収集するデータ収集手段と、前記データ収集手段によって収集された前記投影データを、Ｘ線照射方向単位で分けて分配するデータ分配手段と、データ伝送手段を介して前記データ分配手段から送られた投影データに対して、補正処理を行なう複数の前処理手段と、データ伝送手段を介して前記前処理手段から送られた投影データに対して、逆投影処理を行なう複数の逆投影処理手段と、前記逆投影処理手段で逆投影処理されたデータを合成して、３次元画像データを生成する画像合成処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、重み付けデータを一度読み込むだけでＸ線照射方向ごとの３次元画像を一括して生成することができ、３次元画像を即時に再構成し、３次元画像データとして格納することが可能となる。
【００１５】
本発明によれば、Ｘ線照射方向ごとのＸ線強度分布データ、Ｘ線照射方向ごとの投影データを一括して処理することができ、３次元画像を即時に再構成し、３次元画像データとして格納することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、この発明に係るＸ線ＣＴ装置の好適な実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
まず、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、架台装置１０と、寝台装置２０と、コンソール装置３０とを備える。
【００１８】
架台装置１０は、被検体ＰにＸ線を曝射してデータを収集する装置であり、架台回転部１２と、架台固定部１１とを有する。
【００１９】
架台回転部１２は、被検体Ｐを中心にして、高速でかつ連続的に回転する円環状のフレームであり、Ｘ線管１３およびＸ線検出器１４が対向して配置され、さらに第一データ収集部１５を備える。
【００２０】
Ｘ線管１３は、後述する高電圧発生部１７により供給される高電圧によりＸ線を発生する真空管であり、架台回転部１２の回転にともなって、Ｘ線のファンビームやコーンビームを被検体Ｐに対して多方向から照射する。
【００２１】
Ｘ線検出器１４は、被検体Ｐを透過したＸ線の強度分布を示すＸ線強度分布データを検出する２次元アレイ型検出器であり、複数チャンネル分のＸ線検出素子を配してなるＸ線検出素子が被検体Ｐの体軸方向（図１に示すＺ軸方向）に沿って複数列配列されている。具体的には、本実施例では、Ｘ線検出器１４は、被検体Ｐの体軸方向に沿って２５６列など多列に配列されたＸ線検出素子を有し、広範囲に被検体Ｐを透過したＸ線強度分布データを検出する。
【００２２】
架台回転部１２にある第一データ収集部１５は、Ｘ線検出器１４により検出されたＸ線強度分布データに対して、増幅処理やＡ／Ｄ変換処理などを行なって投影データを生成する。
【００２３】
架台固定部１１は、架台回転部１２を回転自在に支持し、第二データ収集部１６と、高電圧発生部１７と、架台駆動部１８とを備える。
【００２４】
架台固定部１１にある第二データ収集部１６は、第一データ収集部１５によって生成された投影データを受信し、受信したデータをコンソール装置３０の前処理部３４（後述）に送信する。
【００２５】
高電圧発生部１７は、Ｘ線管１３に高電圧を供給する装置であり、架台駆動部１８は、架台回転部１２を回転駆動させることによって、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線管１３およびＸ線検出器１４を旋回させる。
【００２６】
寝台装置２０は、被検体Ｐを載せる装置であり、天板２２と、寝台駆動部２１とを有する。天板２２は、撮影時に被検体Ｐが載置される板であり、寝台駆動部２１は、天板２２をＺ方向へ移動する装置である。
【００２７】
コンソール装置３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置の操作を受け付けるとともに、架台装置１０によって収集された投影データから被検体Ｐの内部形態を表す画像を再構成する装置であり、入力部３１と、表示部３２と、スキャン制御部３３と、前処理部３４と、投影データ記憶部３５と、再構成補助処理部３６と、画像再構成部３７と、画像記憶部３８と、システム制御部３９とを備える。
【００２８】
入力部３１は、マウスやキーボードなど、Ｘ線ＣＴ装置に対する操作者からの指示の入力に用いられ、例えば、撮影方法の設定、関心領域（例えば、被検体Ｐの心臓を含む領域）の設定、再構成後の画像処理の設定などを、操作者から受け付けて入力する。なお、撮影方法としては、被検体Ｐの位置を固定したままで架台回転部１２を１回転させて撮影を行なうコンベンショナルスキャン、被検体Ｐの位置を固定したままで架台回転部１２を連続して回転させて撮影を行なう連続式のコンベンショナルスキャン、寝台駆動部２１により天板２２を移動させながら架台回転部１２を連続して回転させて撮影を行なうヘリカルスキャンなどがある。また、再構成後の画像処理としては、再構成された３次元画像から任意の断面を抽出したり、ボリュームレンダリングによって２次元画像を生成したりする処理などがある。
【００２９】
表示部３２は、後述する画像記憶部３８が記憶する画像データを表示する。
【００３０】
スキャン制御部３３は、後述するシステム制御部３９による制御のもと、第一データ収集部１５、第二データ収集部１６、高電圧発生部１７、架台駆動部１８および寝台駆動部２１の動作を制御する。すなわち、スキャン制御部３３は、架台駆動部１８を駆動させて天板２２上に横たわった被検体Ｐを架台回転部１２の内部空間に移動し、架台駆動部１８を駆動させて架台回転部１２を回転させ、高電圧発生部１７から高電圧を発生させてＸ線管１３からＸ線を照射させる。
【００３１】
また、スキャン制御部３３は、第一データ収集部１５によるＸ線強度分布データの収集形式および第一データ収集部１５から第二データ収集部１６へのデータの伝送形式、第二データ収集部１６から後述する前処理部３４へのデータの伝送形式を制御する。
【００３２】
第一データ収集部１５により生成され、第二データ収集部１６により送信された投影データに対して、前処理部３４は、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正などの補正処理を行ない、投影データ記憶部３５は、前処理部３４によって補正処理された投影データを記憶する。
【００３３】
再構成補助処理部３６は、前処理部３４を介して投影データ記憶部３５より補正処理された投影データを読み出し、画像再構成用の前処理として重み付けのデータを用いたコンボリューション（畳み込み）処理を行ない、後述する画像再構成部３７にコンボリューション処理済みの投影データを送信する。
【００３４】
画像再構成部３７は、再構成補助処理部３６から受信した再構成補助処理部３６から受信したコンボリューション処理済みの投影データから３次元画像を再構成し、再構成された３次元画像を再構成補助処理部３６に送信する。なお、これについては後に詳述する。
【００３５】
ここで、再構成補助処理部３６は、画像再構成部３７によって生成された３次元画像データを受信して、アーチファクトの補正処理や、操作者の指示に従って画像処理を行なって、画像記憶部３８に、処理済みの３次元画像データを格納する。
【００３６】
システム制御部３９は、架台装置１０、寝台装置２０およびコンソール装置３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置の全体制御を行う。すなわち、システム制御部３９は、入力部３１にて入力された操作者の指示に基づいて、スキャン制御部３３を制御することで、架台装置１０からＸ線強度分布データを収集する。また、システム制御部３９は、前処理部３４、再構成補助処理部３６、画像再構成部３７を制御することで、画像再構成における処理全体を制御し、画像記憶部３８から画像データを読み出して、表示部３２が備えるモニタにおいて、当該画像データを表示するように制御する。
【００３７】
なお、上述した「第一データ収集部１５」および「第二データ収集部１６」は、特許請求の範囲に記載の「データ収集手段」に対応し、「前処理部３４」は、同じく「前処理手段」に対応し、「再構成補助処理部３６」および「画像再構成部３７」は、同じく「逆投影処理手段」および「画像合成処理手段」に対応する。
【００３８】
ここで、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、上述したようにＸ線管１３およびＸ線検出器１４が対向して配置される円環状の架台回転部１２を、寝台装置２０が備える天板２２上に横たわった被検体Ｐを中心に回転させて、Ｘ線管１３からＸ線を被検体Ｐに対して多方向から照射し、Ｘ線強度分布データをＸ線検出器１４によって検出して、コンソール装置３０において画像を再構成することを概要とし、３次元画像を即時に再構成し、３次元画像データとして格納することが可能となることに主たる特徴がある。
【００３９】
この主たる特徴について、図２〜図８を用いて説明する。図２は、本実施例における画像再構成の概念を説明するための図であり、図３は、第一収集部、第二収集部、前処理部および投影データ記憶部の間におけるデータ伝送を説明するための図であり、図４は、前処理部、投影データ記憶部および再構成補助処理部の間におけるデータ伝送を説明するための図であり、図５は、再構成補助処理部から画像再構成部へのデータ伝送を説明するための図であり、図６は、画像再構成部を説明するための図であり、図７は、画像再構成部から再構成補助処理部へのデータ伝送を説明するための図であり、図８は、再構成補助処理部から画像記憶部へのデータ伝送を説明するための図である。
【００４０】
図２に示すように、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管１３からファン角およびコーン角を持って広がって発生されるＸ線を被検体Ｐに対して多方向から照射し、Ｘ線強度分布データをＸ線検出器１４によって検出する。
【００４１】
従来の画像再構成においては、体軸方向に沿って配列された検出素子それぞれが検出したＸ線強度分布データを列単位で収集し、列単位のＸ線強度分布データそれぞれから複数の断層画像を再構成し、複数の断層画像から３次元画像を再構成する。
【００４２】
しかし、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置が行なう画像再構成は、２５６列など多列に配列されたＸ線検出素子を有する２次元アレイ検出器であるＸ線検出器１４が検出したＸ線強度分布データを、図２に示すように、Ｘ線照射方向ごとに、すなわちビュー単位で一括して収集することにより、ビュー単位の３次元画像それぞれを一括して再構成し、これらを合成して、被検体Ｐの周りを架台回転部１２が回転する間に検出されたすべてのＸ線強度分布データに基づく３次元画像を再構成する。
【００４３】
例えば、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、コンベンショナルスキャンの場合は、最低でも９００ビュー数分のＸ線強度分布データを収集するが、９００ビュー数分のＸ線強度分布データを１ビューごとに一括して収集し、１ビューごとの３次元画像を９００個、再構成し、これらを合成して、被検体Ｐの周りを架台回転部１２が１回転する間に検出された９００ビュー数分のＸ線強度分布データに基づく３次元画像を再構成する。
【００４４】
上記した概念に基づく画像再構成を実現するために、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、まず、第一データ収集部１５において、Ｘ線検出器１４が有するすべての検出素子によって検出されたＸ線強度分布データを、ビュー単位で収集する。なお、以下では、Ｘ線検出器１４において、Ｘ線検出素子（以下、検出素子と記す）が「ｎ」列分配列されているのもとして説明する。
【００４５】
すなわち、第一データ収集部１５は、図３に示すように、高速度な処理を実行するＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍ ｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）を搭載し、このＦＰＧＡは、Ｘ線検出器１４が検出したＸ線強度分布データをビュー単位で収集し、収集したビュー単位のＸ線強度分布データに対して増幅処理やＡ／Ｄ変換処理などを行なって投影データを生成する。そして、第一データ収集部１５に搭載されるＦＰＧＡは、生成した投影データを、自身が備える高速伝送用Ｉ／Ｆを介して、高速データ伝送用経路により、ビュー単位で一括して第二データ収集部１６に送信する。なお、この際、第一データ収集部１５は、「ｎ」列分のデータを、「＃０〜＃ｎ/２−１」列の検出データに対応するデータと、「＃ｎ/２〜＃ｎ−１」列の検出データに対応するデータとの、「ｎ／２」列分ずつの２つに分割して、２つの高速データ伝送用経路により、第二データ収集部１６に送信する。
【００４６】
第二データ収集部１６は、図３に示すように、第一データ収集部１５に搭載されるＦＰＧＡと同じ処理能力を持つＦＰＧＡを搭載し、このＦＰＧＡには、同じく高速伝送用Ｉ／Ｆが備えられる。さらに、第二データ収集部１６は、当該ＦＰＧＡの処理前後のデータを格納するための大容量の外部メモリであるＤＤＲ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｄａｔａ  Ｒａｔｅ）を２つ備え、これら２つのＤＤＲは、ＦＰＧＡに接続される。
【００４７】
第二データ収集部１６に搭載されるＦＰＧＡは、自身が備える高速伝送用Ｉ／Ｆを介して第一データ収集部１５から、投影データをビュー単位で受信するとともに、ビュー単位の投影データを２つのＤＤＲに分割して格納して、ビュー単位の投影データが、自身が備えるもう１つの高速伝送用Ｉ／Ｆを介して前処理部３４へ、一括して送信されるように調整する。
【００４８】
ここで、図３に示す２つのＤＤＲには、「＃０〜＃ｎ/２−１」列の検出データに対応する投影データと、「＃ｎ/２〜＃ｎ−１」列の検出データに対応する投影データとがそれぞれ格納され、第二データ収集部１６に搭載されるＦＰＧＡは、データバッファとしての２つのＤＤＲからのデータの読み出し速度を調整して、ビュー単位の投影データが、前処理部３４に対して、一括して送信されるように調整する。
【００４９】
なお、本実施例では、第二データ収集部１６に搭載されるＦＰＧＡは、「ｍ」ビューを１単位とする処理済みＸ線強度分布データが、前処理部３４に対して、一括して伝送されるように調整する。
【００５０】
前処理部３４には、図３に示すように、４つのＣＰＵが搭載され、これらのＣＰＵには、高速伝送用Ｉ／Ｆがそれぞれ備えられる。なお、これらの高速伝送用Ｉ／Ｆは、第一データ収集部１５や第二データ収集部１６が搭載するＦＰＧＡが備えるものと同じものであり、前処理部３４に搭載される４つのＣＰＵは、それぞれが備える高速伝送用Ｉ／Ｆを介して、第二データ収集部１６から「ｍ」ビューを１単位とする投影データそれぞれ受信する。
【００５１】
すなわち、図３に示すように、前処理部３４に搭載される４つのＣＰＵそれぞれは、９００ビューの投影データのうち、「＃０〜＃ｍ−１」ビュー、「＃ｍ〜＃２ｍ−１」ビュー、「＃２ｍ〜＃３ｍ−１」ビュー、「＃３ｍ〜＃４ｍ−１」ビューといったように、「ｍ」ビューの投影データをそれぞれ受信して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正などの補正処理を行なう。
【００５２】
そして、図３に示すように、前処理部３４に搭載される４つのＣＰＵそれぞれは、生成した「ｍ」ビューそれぞれの補正処理済みの投影データを、自身が備えるＣＰＵ−ＲＡＩＤ伝送用Ｉ／Ｆを介して、汎用のデータ伝送経路（例えば、ファイバーチャネル）により、投影データ記憶部３５に搭載される４つのＲＡＩＤ（Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ  Ａｒｒａｙ  ｏｆ  Ｉｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅ  Ｄｉｓｋｓ）それぞれに格納する。
【００５３】
続いて、前処理部３４に搭載される４つのＣＰＵそれぞれは、図４に示すように、投影データ記憶部３５に搭載される４つのＲＡＩＤそれぞれから、格納した「ｍ」ビューそれぞれの補正処理済みの投影データを読み出して、ＣＰＵ間伝送用Ｉ／Ｆを介して、汎用のデータ伝送経路（例えば、インフィニバンド）により、再構成補助処理部３６に搭載される４つのＣＰＵへ送信する。
【００５４】
そののち、再構成補助処理部３６に搭載される４つのＣＰＵは、図４に示すように、ＣＰＵ間伝送用Ｉ／Ｆを介して、前処理部３４に搭載される４つのＣＰＵそれぞれから、「ｍ」ビューそれぞれの補正処理済みの投影データを受信し、画像再構成用の前処理（コンボリューション処理）を行なう。
【００５５】
再構成補助処理部３６に搭載される４つのＣＰＵそれぞれは、図５に示すように、画像再構成用の前処理が行なわれた「ｍ」ビューそれぞれの投影データを、高速伝送用Ｉ／Ｆを介して、高速データ伝送用経路により画像再構成部３７にある高速伝送用Ｉ／Ｆに対して送信する。なお、再構成補助処理部３６に搭載される４つのＣＰＵそれぞれの高速伝送用Ｉ／Ｆと、画像再構成部３７にある高速伝送用Ｉ／Ｆとは、上述した第一データ収集部１５、第二データ収集部１６および前処理部３４において備えられる高速伝送用Ｉ／Ｆと同じものである。また、再構成補助処理部３６と画像再構成部３７との間のデータ伝送に用いられる高速データ伝送用経路は、第一データ収集部１５と第二データ収集部１６との間のデータ伝送、および、第二データ収集部１６と前処理部３４との間のデータ伝送に用いられる高速データ伝送用経路と同じものである。なお、以下では、補正処理およびコンボリューション処理が行なわれた投影データのことを、単に、処理済み投影データと記す。
【００５６】
画像再構成部３７は、図５に示すように、上述した第一データ収集部１５および第二データ収集部１６で説明したＦＰＧＡが複数配列されたＦＰＧＡ基板が複数搭載され、これら複数のＦＰＧＡ基板によって、複数ビュー分の処理済み投影データから複数ビュー分の部分画像としての３次元画像を生成する。なお、画像再構成部３７は、３次元ボリュームデータを記憶する記憶部（図示せず）として、複数のＤＤＲを有しており、画像再構成部３７に搭載される複数のＦＰＧＡ基板は、この記憶部が記憶する３次元ボリュームデータに対して、複数ビュー分の処理済み投影データを用いて一括して逆投影処理をし、複数ビュー分の部分画像を生成する。そして、この逆投影処理を、画像再構成部３７に搭載される複数のＦＰＧＡ基板は、複数ビュー分の処理済み投影データに対して、繰り返して実行する。ここで、画像再構成部３７は、複数ビュー分の処理済み投影データを、重み付けが同一となる断面単位で一括して逆投影して部分画像としての３次元画像を生成する。
【００５７】
例えば、「５１２×５１２×５１２」画素からなる３次元画像を再構成するためには、「５１２×５１２×５１２」それぞれの画素に対して逆投影されるビュー単位の処理済み投影データに対してそれぞれ重み付けを行なって補間処理をする必要がある。
【００５８】
従来の画像再構成においては、列単位の投影データをそれぞれ読み込んで、被検体Ｐの体軸方向、すなわち、Ｚ軸方向に沿って、ＸＹ平面の断層画像をそれぞれ再構成していた。この場合、図６に示すように、同じＺ座標にあるＸＹ平面上に逆投影されるデータに対する重み付けは、「５１２×５１２」画素のすべてで異なっており、Ｚ座標が変わるたびに、重み付けのデータを読み出して補間処理を行ない、逆投影処理を行なう必要があった。
【００５９】
しかし、本実施例の画像再構成においては、断層画像を再構成するのではなく、複数ビュー分の投影データがすべて読み込まれていることから、複数ビュー分の投影データを一括して逆投影して、「５１２×５１２×５１２」画素からなる複数ビュー分の部分画像としての３次元画像を生成することができる。
【００６０】
その際、図６に示すように、「同じＸ座標にあるＹＺ平面上に逆投影されるデータに対する重み付けは同じ」であり、また、「同じＹ座標にあるＸＺ平面上に逆投影されるデータに対する重み付けは同じ」であることを利用することで、３次元画像の再構成を高速化することができる。すなわち、ＹＺ平面あるいはＸＺ平面における重み付けのデータを一度、読み出してしまえば、「５１２枚のＹＺ平面の断層画像すべて」を、あるいは「５１２枚のＸＺ平面の断層画像すべて」をまとめて重み付けを行なって補間処理を行ない、逆投影することで、複数ビュー分の部分画像としての３次元画像の生成を高速で一括して行ない、３次元画像の再構成を高速で一括して行なうことができる。
【００６１】
そして、画像再構成部３７は、重み付けが同一となる断面単位で一括して逆投影して生成された９００個のビュー分に対応する部分画像としての３次元画像をそれぞれ合成して、９００ビュー数分のＸ線強度分布データすべてに基づく３次元画像を再構成する。なお、画像再構成部３７は、生成した部分画像を、自身が備える複数のＤＤＲに順次格納し、また、複数のＤＤＲから部分画像を順次読み出して、部分画像の合成を行なう。
【００６２】
続いて、画像再構成部３７は、図７に示すように、画像伝送用Ｉ／Ｆを介して、汎用のデータ伝送経路（例えば、ＰＣＩ  ｅｘｐｒｅｓｓ：ピーシーアイエクスプレス）により、再構成された３次元画像を再構成補助処理部３６に送信する。
【００６３】
そののち、再構成補助処理部３６に搭載される４つのＣＰＵそれぞれは、図７に示すように、画像伝送用Ｉ／Ｆを介して、画像再構成部３７から再構成された３次元画像を受信し、アーチファクトの補正処理や、操作者の指示に従って画像処理を行なう。
【００６４】
そして、再構成補助処理部３６に搭載される４つのＣＰＵそれぞれは、図８に示すように、後処理後の画像データを、画像伝送用Ｉ／Ｆを介して、画像記憶部３８に送信し、画像記憶部３８は、受信した画像データを記憶する。画像記憶部３８によって記憶された画像データは、システム制御部３９による制御に従って、表示部３２にて表示される。
【００６５】
ここで、「第一データ収集部１５から第二データ収集部１６」、「第二データ収集部１６から前処理部３４」および「再構成補助処理部３６から画像再構成部３７」におけるデータ伝送においては、例えば、１ＧＢ／ｓｅｃの伝送速度をもつ高速データ伝送用経路が用いられる。さらに、高速データ伝送用経路を用いたデータ伝送においては、データ送信エラーに対応したデータの再送信処理や、ビュー単位のデータが一括して送信されるための時間調整処理が、送受信される機能ブロック間で行なわれる。
【００６６】
このようなことから、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、ビュー単位のＸ線強度分布データ、ビュー単位の投影データを一括して処理することができるとともに、重み付けデータを一度読み込むだけでビュー単位の３次元画像（部分画像）を合成することができ、上記した主たる特徴の通り、３次元画像を即時に再構成し、３次元画像データとして格納することが可能となる。
【００６７】
続いて、図９を用いて、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の処理の流れについて説明する。図９は、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の処理を説明するための図である。
【００６８】
図９に示すように、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、操作者から撮影条件などの設定情報が、入力部３１を介して入力されて撮影が開始されると（ステップＳ９０１肯定）、第一データ収集部１５は、ビュー単位のＸ線強度分布データから、ビュー単位の投影データを生成する（ステップＳ９０２）。すなわち、第一データ収集部１５は、Ｘ線検出器１４が検出したＸ線強度分布データをビュー単位で収集して増幅処理やＡ／Ｄ変換処理などを行なって投影データを生成する。ここで、第二データ収集部１６は、高速データ伝送用経路により、第一データ収集部１５から、投影データをビュー単位で一括して受信してバッファし、高速データ伝送用経路により、前処理部３４に対して、ビュー単位の投影データを送信する。
【００６９】
そして、前処理部３４は、受信したビュー単位の投影データの補正処理を行ない（ステップＳ９０３）、再構成補助処理部３６へ、高速データ伝送用経路により、ビュー単位の補正処理済みの投影データを送信する。
【００７０】
そののち、再構成補助処理部３６は、前処理部３４から高速データ転送用経路により、ビュー単位の補正処理済み投影データを受信して、再構成用の前処理を行ない（ステップＳ９０４）、再構成用の前処理済みのビュー単位の投影データを高速データ転送用経路により画像再構成部３７へ送信する。
【００７１】
続いて、画像再構成部３７は、再構成用の前処理済みの複数ビュー分の投影データから、複数ビュー分の部分画像としての３次元画像を逆投影処理により生成し、これらを合成することで、全ビューのＸ線強度分布データに基づく３次元画像を再構成する（ステップＳ９０５）。
【００７２】
そして、再構成補助処理部３６は、画像再構成部３７から受信した全ビューのＸ線強度分布データに基づく３次元画像の後処理を行ない（ステップＳ９０６）、後処理済みの画像データを画像記憶部３８に格納し、システム制御部３９は、画像記憶部３８から後処理済みの画像データを読み出して、表示部３２にて表示するように制御して（ステップＳ９０７）、処理を終了する。
【００７３】
上述してきたように、本実施例では、第一データ収集部１５は、Ｘ線検出器１４が検出したＸ線強度分布データをビュー単位で収集して増幅処理やＡ／Ｄ変換処理などを行なって投影データを生成し、第二データ収集部１６は、高速データ伝送用経路により、第一データ収集部１５から、投影データをビュー単位で一括して受信してバッファし、高速データ伝送用経路により、前処理部３４に対して、ビュー単位の投影データを一括して送信し、前処理部３４は、受信したビュー単位の投影データの補正処理を行なう。
【００７４】
そして、再構成補助処理部３６は、前処理部３４から高速データ転送用経路により、ビュー単位の投影データを受信して、再構成用の前処理を行ない、再構成用の前処理済みのビュー単位の投影データを高速データ転送用経路により画像再構成部３７へ送信し、画像再構成部３７は、複数ビュー分の投影データを、重み付けが同一となる断面単位で一括して逆投影して生成した複数ビュー分の部分画像から３次元画像を再構成し、再構成補助処理部３６は、画像再構成部３７から受信した３次元画像の後処理を行なって画像記憶部３８に格納するので、ビュー単位のＸ線強度分布データ、ビュー単位の投影データを一括して処理することができるとともに、重み付けデータを一度読み込むだけでビュー単位の３次元画像（部分画像）を生成することができ、３次元画像を即時に再構成することが可能となる。
【００７５】
なお、本実施例では、Ｘ線ＣＴ装置における機能ブロック間のデータ伝送の一部において、高速データ伝送用経路を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、機能ブロック間のデータ伝送すべてにおいて、高速データ伝送用経路を用いる場合であってもよい。
【００７６】
また、本実施例では、コンベンショナルスキャンによって取得されたデータから３次元画像を再構成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、連続式のコンベンショナルスキャンやヘリカルスキャンによって取得されたデータから３次元画像を再構成する場合であってもよい。
【００７７】
また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【００７８】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体を透過したＸ線の強度分布を示す投影データに基づいて画像を再構成する場合に有用であり、特に、３次元画像を即時に再構成し、３次元画像データとして格納することに適する。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の構成を説明するための図である。
【図２】本実施例における画像再構成の概念を説明するための図である。
【図３】第一収集部、第二収集部、前処理部および投影データ記憶部の間におけるデータ伝送を説明するための図である。
【図４】前処理部、投影データ記憶部および再構成補助処理部の間におけるデータ伝送を説明するための図である。
【図５】再構成補助処理部から画像再構成部へのデータ伝送を説明するための図である。
【図６】画像再構成部を説明するための図である。
【図７】画像再構成部から再構成補助処理部へのデータ伝送を説明するための図である。
【図８】再構成補助処理部から画像記憶部へのデータ伝送を説明するための図である。
【図９】本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  架台装置
１１  架台固定部
１２  架台回転部
１３  Ｘ線管
１４  Ｘ線検出器
１５  第一データ収集部
１６  第二データ収集部
１７  高電圧発生部
１８  架台駆動部
２０  寝台装置
２１  寝台駆動部
２２  天板
３０  コンソール装置
３１  入力部
３２  表示部
３３  スキャン制御部
３４  前処理部
３５  投影データ記憶部
３６  再構成補助処理部
３７  画像再構成部
３８  画像記憶部
３９  システム制御部
【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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