(57)【要約】本発明は、放射線断層撮影装置において、被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系を、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が前記回転軸に直交する２方向でそれぞれ異なるサイズを有する少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に回転しながら撮影した３枚以上の透過像の実測画像を格納する第１の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第２の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の濃度を補正する補正手段とを有することを特徴とする。
2005011502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が前記回転軸に直交する２方向でそれぞれ異なるサイズを有する少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した３枚以上の透過像の実測画像を格納する第１の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第２の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する補正手段とを有することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線断層撮影装置において、前記少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略楕円形であることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の放射線断層撮影装置において、前記複数のファントムのうち、少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略円形であり、かつ、前記円形の中心が前記回転軸と異なる位置に配置されていることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項４】
被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が略円形であり、前記円形の中心が前記回転軸と異なる位置に配置されている少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した３枚以上の透過像の実測画像を格納する第１の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第２の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する補正手段とを有することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項５】
請求項４に記載の放射線断層撮影装置において、前記複数のファントムのうち、少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略楕円形であることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項６】
請求項４に記載の放射線断層撮影装置において、前記複数のファントムのうち、少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略円形であり、前記円形の中心が前記回転軸と略同じ位置に配置されていることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項７】
請求項１又は４に記載の放射線断層撮影装置において、前記実測画像より再構成された前記ファントムの断層像に基づいて、前記ファントムの断層面の中心位置と前記断層面に平行な方向での傾きを算出するファントム位置算出手段を有し、前記生成手段は、前記中心位置と前記傾きに基づいて、前記計算画像を作成する時の前記放射線の投影方向を決定することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項８】
請求項７に記載の放射線断層撮影装置において、前記ファントム位置算出手段は、前記ファントムの前記断層像の信号強度分布の重心位置に基づいて、前記ファントムの断層面の中心位置を算出することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項９】
請求項７に記載の放射線断層撮影装置において、前記ファントム位置算出手段は、前記ファントムの断層像の信号強度分布の１次近似に基づいて、前記ファントムの断層面に平行な方向での傾きを算出することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項１０】
被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が前記回転軸に直交する２方向でそれぞれ異なるサイズを有する少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した３枚以上の透過像の実測画像を格納する第１の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第２の格納手段と、前記実測画像の信号強度と前記計算画像の信号強度との関係を近似関数で近似して、前記近似関数のパラメータ値を導出するパラメータ値導出手段と、前記パラメータ値を格納する第３の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する補正手段とを有することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項１１】
被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が略円形であり、前記円形の中心が前記回転軸と異なる位置に配置されている少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した３枚以上の透過像の実測画像を格納する第１の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第２の格納手段と、前記実測画像の信号強度と前記計算画像の信号強度との関係を近似関数で近似して、前記近似関数のパラメータ値を導出するパラメータ値導出手段と、前記パラメータ値を格納する第３の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する補正手段とを有することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、放射線断層撮影装置に係り、特に、被写体中における放射線の線質変化や放射線検出器の入出力特性の非線形性に起因して発生する、放射線断層像中のアーチファクトを軽減するための技術に関する。
【背景技術】  放射線断層撮影装置においては、再構成された被写体の断層画像（以下、再構成画像とする）中にアーチファクトが発生する場合がある。このようなアーチファクトの主なものとして、再構成画像中に環状の模様となって現れるリングアーチファクトや、高放射線吸収物質同士の間に黒い帯状の模様として現れるダークバンドアーチファクト等がある。リングアーチファクト発生の主要因としては、放射線検出器の感度が画素毎にばらつく点や、放射線検出器の入出力特性が理想的でなく非線形性を有する点が挙げられる。また、ダークバンドアーチファクト発生の主要因としては、被写体中において放射線の線質が変化する（ビームハードニング効果）点が挙げられる。これらアーチファクトの低減のために、これまで様々な方法が提案されている。
最も一般的なアーチファクト低減法としては、エアキャリブレーション法がある。エアキャリブレーション法では、予め被写体を配置せずに撮影したエア画像が準備される。エア画像の信号強度分布は、検出器に入射する放射線の強度分布と検出器感度分布の積に相当する。従って、検出器の各画素において撮影画像の信号をエア画像の信号で除算することで、上記放射線強度分布および検出器感度のばらつきが補正できる。
アーチファクト低減法の別の例として、水補正法が提案されている（例えば、特開平７−１７１１４５号公報参照）。水補正法は、エアキャリブレーション法を拡張した方法であり、円筒または楕円筒状の形状を有する水筒ファントムを撮影して得た水画像を、エア画像の代わりに使用する。上記水筒ファントムと被写体の放射線吸収量が近い場合、エアキャリブレーションによる上記補正効果に加えて、検出器の非線形入出力特性に起因するリングアーチファクトや、ビームハードニングに起因するダークバンドアーチファクトを除去できる。
アーチファクト低減法のさらに別の例として、ファントムキャリブレーション法が提案されている（例えば、特公昭６１−５４４１２号公報参照）。ファントムキャリブレーション法は、予め作成した変換関数に基づいて被写体の撮影データを補正する方法である。上記変換関数は、撮影画像の実測値をその理論値に変換するための多項式であり、実測値と理論値との関係は予め較正用ファントムを用いて導出される。様々な直径を有する較正ファントムに対して上記実測値と理論値との関係を求めることで、検出器ダイナミックレンジの広い範囲にわたって撮影画像の信号強度が較正できる。
【発明の開示】
エアキャリブレーション法は、放射線検出器に入射する放射線の強度分布や放射線検出器の感度ばらつきを補正できるため、リングアーチファクトが大幅に低減される。しかし、放射線検出器の非線形入出力特性を補正できないため、リングアーチファクトを完全に除去できないという課題を有する。また、ビームハードニングに起因するダークバンドアーチファクトを除去できない問題がある。
水補正法は、上記エアキャリブレーション法における補正効果に加えて、検出器の非線形入出力特性に起因するリングアーチファクトやダークバンドアーチファクトを除去できるメリットがある。しかし、水筒ファントムと被写体の放射線吸収量を完全に一致できないため、上記除去精度が低いという課題を有する。
ファントムキャリブレーション法は、検出器ダイナミックレンジの広い範囲にわたって撮影画像の信号強度を較正できる。このため水補正法に比べて、検出器の非線形入出力特性に起因するリングアーチファクトやダークバンドアーチファクトを精度よく除去できるメリットがある。ただし、上記多項式の近似精度を向上するためには実測値のサンプル数を増加する必要があるが、実際にはサンプル数の増加は困難であり、高々４、５点のサンプルしか使用されていないのが現状である。このため多項式近似の精度が低く、ファントムキャリブレーション後も再構成画像にアーチファクトが残存するという課題を有していた。
サンプル数の増加が困難である理由は、実測データの取得に手間がかかる点にある。例えば、上記従来例（特許文献２）に示される頭部用較正ファントム（断層面方向に円形の形状を有する）の撮影においては、１つのサイズの較正用ファントムに対して得られる実測データは１サンプルにすぎない。また、同従来例に示される胸部用較正ファントム（断層面方向に非円形の形状を有する）の撮影においては、１つのサイズの較正用ファントムに対して得られる実測データは２サンプルにすぎない（胸部用較正ファントムの長軸方向および短軸方向から撮影）。従って、多数のサンプルを取得するためには、サイズの異なる多数の較正用ファントムに対して実測データを取得する必要があり、手間がかかるという課題を有していた。
また、上記実測データの取得においては、較正用ファントムの中心位置を撮影系の回転中心位置に精度よく合わせる必要があり、較正用ファントムの配置に手間がかかるという課題を有していた。さらに、従来のファントムキャリブレーション法では、検出器の画素位置が周辺部に近づくにつれて、上記サンプル点数が減少するという課題を有していた。
本発明の目的は、放射線断層撮影装置において、再構成画像中に発生するアーチファクトを高い精度で低減し、再構成画像の画質を向上できる放射線断層撮影技術を提供することにある。
本発明の目的および新規な特徴の詳細は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。
上記目的を達成するために、本発明の放射線断層撮影装置は、次に示すような特徴を有する。以下、本発明の代表的な構成例を述べる。
（１）被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が前記回転軸に直交する２方向でそれぞれ異なるサイズを有する少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した３枚以上の透過像の実測画像を格納する第１の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第２の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する補正手段とを有することを特徴とする。
（２）前記（１）の放射線断層撮影装置において、前記少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略楕円形であることを特徴とする。
（３）前記（１）又は（２）の放射線断層撮影装置において、前記複数のファントムのうち、少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略円形であり、かつ、前記円形の中心が前記回転軸と異なる位置に配置されていることを特徴とする。
（４）被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が略円形であり、前記円形の中心が前記回転軸と異なる位置に配置されている少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した３枚以上の透過像の実測画像を格納する第１の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第２の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する補正手段とを有することを特徴とする。
（５）前記（４）の放射線断層撮影装置において、前記複数のファントムのうち、少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略楕円形であることを特徴とする。
（６）前記（４）の放射線断層撮影装置において、前記複数のファントムのうち、少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略円形であり、前記円形の中心が前記回転軸と略同じ位置に配置されていることを特徴とする。
（７）前記（１）又は（４）の放射線断層撮影装置において、前記実測画像より再構成された前記ファントムの断層像に基づいて、前記ファントムの断層面の中心位置と前記断層面に平行な方向での傾きを算出するファントム位置算出手段を有し、前記生成手段は、前記中心位置と前記傾きに基づいて、前記計算画像を作成する時の前記放射線の投影方向を決定することを特徴とする。
（８）前記（７）の放射線断層撮影装置において、前記ファントム位置算出手段は、前記ファントムの前記断層像の信号強度分布の重心位置に基づいて、前記ファントムの断層面の中心位置を算出することを特徴とする。
（９）前記（７）の放射線断層撮影装置において、前記ファントム位置算出手段は、前記ファントムの断層像の信号強度分布の１次近似に基づいて、前記ファントムの断層面に平行な方向での傾きを算出することを特徴とする。
（１０）被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が前記回転軸に直交する２方向でそれぞれ異なるサイズを有する少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した３枚以上の透過像の実測画像を格納する第１の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第２の格納手段と、前記実測画像の信号強度と前記計算画像の信号強度との関係を近似関数で近似して、前記近似関数のパラメータ値を導出するパラメータ値導出手段と、前記パラメータ値を格納する第３の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する補正手段とを有することを特徴とする。
（１１）被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が略円形であり、前記円形の中心が前記回転軸と異なる位置に配置されている少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した３枚以上の透過像の実測画像を格納する第１の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第２の格納手段と、前記実測画像の信号強度と前記計算画像の信号強度との関係を近似関数で近似して、前記近似関数のパラメータ値を導出するパラメータ値導出手段と、前記パラメータ値を格納する第３の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する補正手段とを有することを特徴とする。
これにより、本発明は、以下のような利点を有する。
（ａ）従来のファントムキャリブレーション法において高々４、５点であった実測データのサンプル数を、６個以上〜数千個程度に増加できるため、ファントムキャリブレーション法における補正精度を高めて再構成画像の画質を向上できる。
（ｂ）ファントムによる放射線減衰量を撮影方向にダイナミックに変化できるため、広範囲のダイナミックレンジを有する実測データを取得できる。
（ｃ）断層面方向に円形の形状を有する一般的なファントムに対してもファントムによる放射線減衰量を撮影方向にダイナミックに変化できるため、広範囲のダイナミックレンジを有する実測データを取得できる。
（ｄ）ファントムを撮影系に対して精度良く配置する必要がなくなるため、配置が容易となり、実測データ取得における作業効率を向上できる。
（ｅ）ファントムの断層面方向の中心位置を簡便に、精度よく抽出できるため、ファントムキャリブレーション法による較正精度を向上できる。
（ｆ）ファントムが断層方向に非円形の断面を有する場合でも、ファントムの断層面に平行な方向での傾きを簡便に、精度よく抽出できるため、ファントムキャリブレーション法による較正精度を向上できる。
（ｇ）被写体の撮影時に得られる任意の透過像の信号強度に対して、ファントムキャリブレーション法による信号強度の補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の正面模式図、図２は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の前処理手段を説明するための図、図３は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の前処理手段におけるデータ配列の構造を説明するための図、図４は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の補正テーブル作成手段を説明するための図、図５は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の補正テーブル作成方法を説明するための図、図６は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の信号強度補正手段を説明するための図、図７は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置のシミュレーション画像発生手段における演算方法を説明するための図、図８は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の較正用ファントム位置検出手段を説明するための図、図９は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の複数の楕円ファントムの配置方法を説明するための図、図１０は、本発明の実施例２に係る放射線断層撮影装置のシミュレーション画像発生手段における演算方法を説明するための図、図１１は、本発明の実施例２に係る放射線断層撮影装置の複数の円筒ファントムの配置方法を説明するための図、図１２は、本発明の実施例に係る放射線断層撮影装置の他の較正用ファントムの例を説明するための図、図１３は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置による画質改善効果の例を説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】  図１は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の正面模式図である。本実施例１に係る放射線断層撮影装置は、Ｘ線管１、Ｘ線検出器２、回転板４、駆動モーター５、駆動ベルト６、ガントリー７、撮影制御手段１００、前処理手段１１１、実測画像用メモリ１０１、補正テーブル作成手段１０２、シミュレーション画像用メモリ１０３、信号強度補正手段１０４、補正テーブル用メモリ１０５、シミュレーション画像発生手段１０６、画像再構成手段１０７、較正用ファントム位置検出手段１０８、画像表示手段１０９、操作卓１１０等から構成される。
以下では、Ｘ線管１およびＸ線検出器２を合わせて撮影系と呼ぶ。撮影系は回転板４に固定されている。駆動モーター５は駆動ベルト６を介して回転板４および撮影系全体を回転する。撮影系は上記回転中に被写体３に対して全周方向からＸ線を照射し、そのＸ線透過像を撮影する。以下では、回転板４の回転軸（図示してない）をＺ軸とする。また、回転板４の回転中心Ｏを原点とする水平方向および垂直方向の座標軸をそれぞれＸ軸、Ｙ軸と定める。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定されるＸＹＺ座標系は直交座標系である。
図１において、Ｘ線管１のＸ線発生点Ｓと回転中心Ｏとの距離の代表例は６９０ｍｍである。また、回転中心ＯとＸ線検出器２のＸ線入力面との距離の代表例は３８０ｍｍである。回転板４の１回転の所要時間の代表例は０．５秒である。
Ｘ線検出器２にはセラミックシンチレータおよびフォトダイオード等から構成される公知のマルチスライス型Ｘ線検出器が使用される。Ｘ線検出器２は多数の検出素子（図示してない）から構成されており、その素子数の代表例はＸＹ平面方向（以下、チャネル方向とする）に８９６個、Ｚ軸方向（以下、スライス方向とする）に３２個である。各検出素子はＸ線発生点Ｓから略等距離の円弧上に配置されており、その入力面サイズの代表例はチャネル方向およびスライス方向に共に１ｍｍである。撮影系の１回転における撮影回数の代表例は９００回であり、回転板４の０．４度の回転毎に１回の撮影が行われる。
次に、本実施例１に係る放射線断層撮影装置の動作を説明する。本放射線断層撮影装置には、本撮影モードおよびキャリブレーション撮影モードの２種類の撮影モードが用意されている。本撮影モードおよびキャリブレーション撮影モードの選択は、検者が操作卓１１０を通して指示する。なお、図１において、破線の矢印は本撮影モードにおけるデータ処理の流れを示す。また実線の矢印はキャリブレーション撮影モードにおけるデータ処理の流れを示す。
以下では、まず本撮影モードにおける本放射線断層撮影装置の動作について説明する。まず、検者が操作卓１１０を通して撮影開始を指示すると、撮影制御手段１００は駆動モーター５を介して回転板４の回転を開始する。回転板４の回転が定速状態に入った時点で、撮影制御手段１００はＸ線管１のＸ線照射タイミングおよびＸ線検出器２の撮影タイミングを指示し、被写体３の全周方向からの撮影データを取得する。次に前処理手段１１１は、上記撮影データに対して、後述する方法を用いてオフセット処理、エアキャリブレーション処理、対数変換処理から成る前処理を行い、前処理後の撮影データ（以下、実測画像とする）を実測画像用メモリ１０１に記録する。次に、信号強度補正手段１０４は、実測画像用メモリ１０１に記録された実測画像を読み出して、後述する方法を用いて上記実測画像の信号強度を補正する。なお、信号強度補正手段１０４は、補正テーブル用メモリ１０５に予め記録されている補正テーブルを参照し、上記補正テーブルに基づいて所定の補正を行う。上記補正テーブルの詳細については後述する。次に画像再構成手段１０７は、前記信号強度補正手段１０４の出力値に基づき、公知の技術を用いて上記被写体３の放射線断層像を再構成する。再構成された放射線断層像は最後に画像表示手段１０９によって表示される。
次に、キャリブレーション撮影モードにおける本放射線断層撮影装置の動作について説明する。キャリブレーション撮影モードにおいては、被写体３として後述する較正用ファントムが配置される。まず本撮影モードの場合と同様の手順で較正用ファントムの撮影および撮影データの前処理が行われ、前処理後の撮影データ（以下、較正用実測画像とする）が実測画像用メモリ１０１に記録される。次に上記較正用実測画像は信号強度補正手段１０４によって読み出される。ここで信号強度補正手段１０４は、補正テーブルが既に補正テーブル用メモリ１０５に記録されているかどうかを判別し、存在する場合には上記補正テーブルを参照して上記較正用実測画像への信号強度補正を行う。また、補正テーブルが存在しない場合には上記較正用実測画像への信号強度補正を省略する。次に、画像再構成手段１０７は、前記信号強度補正手段１０４の出力値に基づき、公知の技術を用いて上記較正用ファントムの放射線断層像を再構成する。次に、較正用ファントム位置検出手段１０８は、上記放射線断層像に基づき、後述する方法を用いて上記較正用ファントムのＸＹ平面上における位置を算出する。次に、シミュレーション画像発生手段１０６は、上記算出された較正用ファントムの位置に基づき、後述する方法を用いて上記較正用ファントムの撮影データの理論値（以下、シミュレーション画像もしくは計算画像とする）を計算し、計算結果をシミュレーション画像用メモリ１０３に記録する。次に補正テーブル作成手段１０２は、実測画像用メモリ１０１に記録された上記較正用実測画像およびシミュレーション画像用メモリ１０３に記録された上記シミュレーション画像に基づき、後述する方法を用いて実測画像の信号強度を理論値に変換するための補正テーブルデータを作成し、作成結果を補正テーブル用メモリ１０５に記録する。なお、既に古い補正テーブルデータが補正テーブル用メモリ１０５に記録されている場合は、上記古い補正テーブルデータを新しい補正テーブルデータで上書きする。
図２は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の前処理手段１１１を説明するための図である。また、図３は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の前処理手段１１１におけるデータ配列の構造を説明するための図である。以下、図２および図３を用いて前処理手段１１１における処理の手順について説明する。
Ｘ線検出器２は、マルチスライス型検出器であり、上述のようにチャネル方向およびスライス方向にそれぞれ８９６、３２個の検出素子を有する。以下では、上記チャネル方向およびスライス方向の検出素子数を、それぞれ一般的にＮ、Ｍと表す。また上述のように、撮影においては撮影系の１回転の回転中に９００回の撮影が行われる。以下では、上記撮影回数を一般的にＫと表す。さらに以下では、ｋ番目の撮影（ｋ＝１〜Ｋ）において、Ｘ線検出器２のｎチャネル、ｍスライス目の検出素子（ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍ）で得られた検出信号をＩｎｍ（ｋ）と表す。
前処理手段１１には、オフセット画像作成処理、エア画像作成処理、およびエアキャリブレーション処理の３種類の処理が用意されている。このうちオフセット画像作成処理およびエア画像作成処理は、被写体３の撮影に先立って行われるオフセット画像撮影およびエア画像撮影時において選択される。またエアキャリブレーション処理は、被写体３の撮影時において選択される。以下、上記３種類の処理手順について順に説明する。
オフセット画像作成処理は、オフセット画像撮影（Ｘ線管１によるＸ線照射を行わずに撮影）によって得られたＫ枚のオフセット画像に対して、これらの加算平均画像を作成する処理である。上記オフセット画像は、撮影が行われる度にフレームメモリ２００に順次上書きされる。フレームメモリ２００は、図３（Ａ）に示されるようなデータ構造を有し、Ｘ線検出器２の１フレーム分に相当するＮ×Ｍ個の撮影データを保存する。フレームメモリ２００にオフセット画像が記録されると同時に、加算平均手段２０１は上記オフセット画像を順次読出して（数１）で表される加算平均演算を行う。
2005011502.tif 000003
加算平均手段２０１によって得られた平均オフセット画像は、オフセット画像用メモリ２０４に記録される。オフセット画像用メモリ２０４は、図３（Ｂ）に示されるようなデータ構造を有し、Ｘ線検出器２の１フレーム分に相当するＮ×Ｍ個の平均オフセット画像データを保存する。
エア画像作成処理は、エア画像撮影（被写体３を配置しない状態でＸ線管１によるＸ線照射行いながら撮影）、によって得られたＫ枚のエア画像に対して、これらの加算平均画像を作成する処理である。上記エア画像は、撮影が行われる度にフレームメモリ２００に順次上書きされる。フレームメモリ２００にエア画像が記録されると同時に、加算平均手段２０１は上記エア画像を順次読み出して、（数２）で表される加算平均演算を行う。
2005011502.tif 000004
加算平均手段２０１によって平均エア画像が計算されると同時に、オフセット補正手段２０２は上記平均エア画像を読み出して、（数３）で表されるオフセット補正処理を行う。
2005011502.tif 000005
なお、上記演算においては、オフセット画像用メモリ２０４に記録されている平均オフセット画像が参照される。オフセット補正手段２０２によって得られたオフセット補正後の平均エア画像は、エア画像用メモリ２０５に記録される。エア画像用メモリ２０５は、図３（Ｃ）に示されるようなデータ構造を有し、Ｘ線検出器２の１フレーム分に相当するＮ×Ｍ個の平均エア画像データを保存する。
エアキャリブレーション処理は、被写体３の撮影画像に対してエアキャリブレーションを行い、Ｘ線管１より放射されるＸ線エネルギーの空間分布や、Ｘ線検出器２の検出感度のむらを補正する処理である。上記撮影画像は、撮影が行われる度にフレームメモリ２００に順次上書きされる。フレームメモリ２００に撮影画像が記録されると同時に、オフセット補正手段２０２は上記撮影画像をフレームメモリ２００より順次読み出して、（数４）で表されるオフセット補正処理を行う。
2005011502.tif 000006
なお、オフセット補正手段２０２は、加算平均手段２０１を介さずに直接フレームメモリ２００より撮影データを読み出す。また上記演算においては、オフセット画像用メモリ２０４に記録されている平均オフセット画像が参照される。オフセット補正手段２０２による撮影画像のオフセット補正が終了すると同時に、エアキャリブレーション手段２０３は上記オフセット補正後の撮影画像を読み出して、（数５）で表されるエアキャリブレーション処理を行う。
2005011502.tif 000007
なお、上記演算においては、エア画像用メモリ２０５に記録されている平均エア画像が参照される。エアキャリブレーション手段２０３によって得られたエアキャリブレーション後の撮影画像は、実測画像用メモリ１０１に記録される。エアキャリブレーション処理における上記一連の処理は、フレームメモリ２００に撮影画像が記録される度にＫ回繰り返して行われる。実測画像用メモリ１０１は、図３（Ｄ）に示されるようなデータ構造を有し、Ｘ線検出器２のＫフレーム分に相当するＮ×Ｍ×Ｋ個の撮影画像データを保存する。
図４は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の補正テーブル作成手段１０２を説明するための図である。また、図５は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の補正テーブル作成方法を説明するための図である。以下、図４および５を用いて補正テーブル作成手段１０２における処理の手順について説明する。
既に説明したように、補正テーブル作成手段１０２はキャリブレーション撮影モードにおいて使用される。キャリブレーション撮影モードにおいては、被写体３として後述する較正用ファントムが配置され、上記較正用ファントムの撮影データが取得される。上記撮影データは前処理手段１１１によってエアキャリブレーション処理を行った後に、実測画像用メモリ１０１に記録される。実測画像用メモリ１０１およびシミュレーション画像用メモリ１０３に記録されるデータは同一のデータ構造を有している。実測画像用メモリ１０１にはエアキャリブレーション後の全撮影データ（実測画像）Ｊｎｍ（ｋ）（ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍ、ｋ＝１〜Ｋ）が記録される。一方シミュレーション画像用メモリには、シミュレーション画像発生手段１０６によって計算された上記撮影データの理論値（シミュレーション画像もしくは計算画像）Ｊ’ｎｍ（ｋ）（ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍ、ｋ＝１〜Ｋ）が記録される。なお、上記シミュレーション画像Ｊ’ｎｍ（ｋ）の計算方法については後述する。上記実測画像とシミュレーション画像の各データは理想的には一致するはずであるが、実際には一致しない。これはＸ線検出器２の入出力特性が非線形性を有していること、Ｘ線管１から放射されるＸ線のエネルギーがスペクトル分布を有しており、被写体中にてＸ線の線質が変化してしまうこと（ビームハードニング効果）等の原因による。このような実測画像データと理論値との非線形な関係は、再構成される放射線断層像中においてリングアーチファクトやダークバンドアーチファクトの発生原因となり得るため、補正によって線形に戻す必要がある。このため、補正テーブル作成手段１０２は上記非線形性を補正するための補正テーブルを作成する。
実測画像Ｊｎｍ（ｋ）とシミュレーション画像Ｊ’ｎｍ（ｋ）の関係は、多項式等の関数で近似できる。図５には、上記多項式近似の例が示してある。多項式近似では、まず実測画像Ｊｎｍ（ｋ）の値を横軸、シミュレーション画像Ｊ’ｎｍ（ｋ）の値を縦軸とする
点が、全てのｋ＝１〜Ｋについてグラフ上にプロットされる。次に、上記プロットが（数６）に示される多項式関数によって近似される。
2005011502.tif 000008
なお、上記近似には最小２乗法等の公知の技術が用いられる。上記多項式関数の最大次数Ｌは予め設定された所定の値が用いられる。ただし、最大次数Ｌが１の場合は上記多項式関数が線形関数となるため、実測画像データと理論値との非線形な関係を表すことができない。従って、Ｌは２以上とする必要があるが、上記非線形成分を精度良く近似するためには、Ｌは３以上とするのが望ましい。Ｌが３の場合、数６より上記多項式は３つの係数ａｎｍ（１）、ａｎｍ（２）、ａｎｍ（３）を有する。従って、最小２乗法で上記３つの係数を求めるためには、撮影回数Ｋを３以上にする必要がある。一般に、上記多項式関数の最大次数Ｌに対して、撮影回数ＫはＬ以上とする必要がある。以上の処理により多項式の係数ａｎｍ（Ｌ）、ａｎｍ（Ｌ−１）、・・・ａｎｍ（１）の値を導出して、補正テーブルとする。
上記補正テーブルを作成するために、補正テーブル作成手段１０２はまず、実測画像用メモリ１０１およびシミュレーション画像用メモリ１０３からそれぞれ実測画像Ｊｎｍ（ｋ）およびシミュレーション画像Ｊ’ｎｍ（ｋ）を全てのｋ＝１〜Ｋに対して読み出して、バッファメモリ４００に書きこむ。次に最小２乗近似手段４０１がバッファメモリ４００に記録されたデータを読み出して数６による多項式近似を行い、得られた係数ａｎｍ（Ｌ）、ａｎｍ（Ｌ−１）、・・・ａｎｍ（１）を補正テーブル用メモリ１０５に記録する。上記一連の処理は、全ての各検出画素（ｎ、ｍ）（ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍ）に対して繰り返し行われる。なお、最小２乗近似手段４０１は、専用演算器や汎用演算器を用いたソフトウェア処理等で実現される。
図６は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の信号強度補正手段１０４を説明するための図である。本撮影モードにおいて取得された被写体３の撮影画像は、前処理手段１１１によって上述のエアキャリブレーション処理が行われた後に実測画像用メモリ１０１に記録される。上記エアキャリブレーション処理はＸ線検出器２から撮影画像が取得される度に行われ、ｋフレーム目（ｋ＝１〜Ｋ）の撮影画像に対して得られたエアキャリブレーション処理後の撮影データＪｎｍ（ｋ）（ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍ）が順次実測画像用メモリ１０１に書き込まれる。上記書き込みが終了する度に、多項式演算手段６０１は補正テーブル用メモリ１０５から検出画素（ｎ、ｍ）に対する多項式の係数ａｎｍ（Ｌ）、ａｎｍ（Ｌ−１）、・・・ａｎｍ（１）の値を読み出してバッファメモリ６０２に記録する。また、多項式演算手段６０１はエアキャリブレーション処理後の撮影データＪｎｍ（ｋ）、および多項式の係数ａｎｍ（Ｌ）、ａｎｍ（Ｌ−１）、・・・ａｎｍ（１）をそれぞれ実測画像用メモリ１０１およびバッファメモリ６０２から読み出して、数６を用いてｆｎｍ（Ｊｎｍ（ｋ））を計算して信号強度の補正を行う。上記信号強度の補正は全ての各検出画素（ｎ、ｍ）（ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍ）に対して繰り返し行われ、その結果は画像再構成手段１０７に入力される。なお多項式演算手段６０１は、専用演算器や汎用演算器を用いたソフトウェア処理等で実現される。
図７は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置のシミュレーション画像発生手段１０６における演算方法を説明するための図である。特に、図７では較正用ファントムとして楕円ファントム７００を使用した場合のシミュレーション画像発生方法について説明する。既に説明したように、図７（Ａ）に示す直交座標系ＸＹＺは、ガントリー７に固定された静止座標系である。Ｘ線発生点Ｓは、ＸＹ平面上を回転移動し、その回転中心はＸＹＺ座標系の原点Ｏと一致する。ＸＹ平面は、Ｘ線検出器２と交線７０２で交わる。楕円ファントム７００は、楕円柱型の形状を有し、その柱方向がＺ軸と略一致するように配置される。楕円ファントム７００は、略均一な材質および密度で構成される。楕円ファントム７００の材質の代表例はポリエチレンであるが、アクリル等の他の物質でこれを代用してもよい。以下では、楕円ファントム７００の長軸方向、短軸方向、および柱方向の外形サイズをそれぞれ２ａ、２ｂ、Ｈと表す。２ａ、２ｂ、Ｈの代表例は、それぞれ３５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍである。楕円ファントム７００とＸＹ平面の交線７０１は、楕円形の形状を有する。
図７（Ｂ）に示すように、ｐｑ座標系は、楕円ファントム７００に固定された座標系であり、その原点を交線７０１で表される楕円の中心Ｏ’とする。また、ｐ軸およびｑ軸を上記交線７０１で表される略楕円形の長軸および短軸方向とする。楕円ファントム７００は、楕円中心点Ｏ’がＸＹＺ座標形の原点Ｏ付近に位置すると同時に、ｐ軸がＸ軸と略一致するように配置される。ただし、一般に上記配置を精度よく行うことは困難であるため、楕円中心点Ｏ’のＸＹ平面上における位置（Ｏ’ｘ、Ｏ’ｙ）は完全に（０、０）とはならない。また、ｐ軸とＸ軸のなす角φも完全に０とはならない。楕円ファントム７００の位置を規定する上記パラメータ（Ｏ’ｘ、Ｏ’ｙ）およびφの値は、較正用ファントム位置検出手段１０８によって、後述する方法で自動検出される。
シミュレーション画像発生手段１０６は、ｋフレーム目（ｋ＝１〜Ｋ）の撮影画像に対して得られたエアキャリブレーション処理後の撮影データＪｎｍ（ｋ）（ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍ）に対し、その理論値Ｊ’ｎｍ（ｋ）を計算する。上記理論値Ｊ’ｎｍ（ｋ）は、（数７）で表される。
2005011502.tif 000009
ただし、ｗｎｍ（ｋ）は、ｋフレーム目の撮影においてＸ線発生点Ｓから放射されてＸ線検出器２の検出画素位置（ｎ、ｍ）に入射するＸ線ビーム７０３の、楕円ファントム７００中の通過距離とする。また、μｐは楕円ファントム７００のＸ線吸収係数とする。いまＸ線ビーム７０３のチャネル方向の放射角度をγ、交線７０２と検出画素位置（ｎ、ｍ）との距離をｈｎｍ、Ｘ線発生点Ｓと回転中心Ｏとの間の距離をｄ、Ｘ線発生点ＳとＸ線検出器２の入力面との間の距離をＤと表すと、通過距離ｗｎｍ（ｋ）は、（数８）で得られる。
2005011502.tif 000010
ただし、（数８）において、Ｓｐ、Ｓｑはｐｑ座標系上におけるＸ線発生点Ｓの位置であり、それぞれ（数９）および（数１０）で表される。
2005011502.tif 000011
また、（数８）において、ｔｐ、ｔｑは、Ｘ線ビーム７０３の単位方向ベクトルのｐ軸、ｑ軸成分であり、それぞれ（数１１）および（数１２）で表される。
2005011502.tif 000012
なお、（数９）〜（数１２）において、θｋはｋフレーム目の撮影時におけるＸ線発生点ＳのＸ軸に対する回転角度を表し、（数１３）で示される。
2005011502.tif 000013
シミュレーション画像発生手段１０６は、（数７）〜（数１３）を用いて、撮影画像の理論値Ｊ’ｎｍ（ｋ）を全てのｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍ、ｋ＝１〜Ｋについて計算し、計算結果をシミュレーション画像用メモリ１０３に記録する。なお、シミュレーション画像発生手段１０６は、専用演算器や汎用演算器を用いたソフトウェア処理等で実現される。
図８は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置の較正用ファントム位置検出手段１０８を説明するための図である。既に説明したように、楕円ファントム７００は、その中心位置Ｏ’がＸＹ平面の中心Ｏにほぼ一致するように配置される。ただし、両者を高精度に一致させる必要はなく、両者のずれが、例えば数ｃｍ以内に収まっていればよいものとする。このような荒い配置精度を許容することで、較正用ファントムの配置における作業工数を削減できる。較正用ファントム位置検出手段１０８は、上記配置における楕円ファントム７００の位置ずれ量を自動検出する。上記位置ずれ量は、楕円ファントム７００の中心位置Ｏ’、および楕円ファントム７００の長軸方向（ｐ軸方向）のＸ軸に対する傾き角度φによって規定される。検出されたＯ’、φの値は、シミュレーション画像発生手段１０６によって参照される。
ＣＴ値２値化手段８００は、まず楕円ファントム７００のＣＴ再構成画像を画像再構成手段１０７より読み込む。以下では上記ＣＴ再構成画像の信号値をＲ（ｉ、ｊ）と表す。ただし、ｉ、ｊ（ｉ＝１〜Ｉ、ｊ＝１〜Ｊ）はそれぞれ再構成画像のＸ軸方向およびＹ軸方向のピクセル位置を表す。ＣＴ値２値化手段８００は、次に閾値用メモリ８０３に予め記録された閾値Ｒｔを参照し、ＲｔとＲ（ｉ、ｊ）の値を比較する。このとき、もしＲｔ≦Ｒ（ｉ、ｊ）であればＲ（ｉ、ｊ）の信号値を１に書き換える。また、Ｒ（ｉ、ｊ）＜ＲｔであればＲ（ｉ、ｊ）の信号値を０に書き換える。なお閾値Ｒｔの値は、楕円ファントム内部領域のＣＴ値と外部領域のＣＴ値との中間の値が予め設定される。このため、ＣＴ値２値化手段８００によって２値化されたＣＴ再構成画像は、楕円ファントム内部領域および外部領域においてそれぞれ信号値１および０をとる。上記２値化されたＣＴ再構成画像は、重心計算手段８０１および傾き計算手段８０２によってそれぞれ読み出される。重心計算手段８０１は、楕円ファントム７００の重心位置を計算する手段である。上記重心位置は楕円ファントム７００の中心位置Ｏ’と一致し、（数１４）によって計算される。
2005011502.tif 000014
ただし、Ｘｉ、Ｙｉを、それぞれピクセル（ｉ、ｊ）のＸＹ座標系における位置とする。傾き計算手段８０２は楕円ファントム７００の長軸方向のＸ軸に対する傾き角度φを求める手段である。傾き計算手段８０２はＲ（ｉ、ｊ）＝１を満たすピクセル位置（Ｘｉ、Ｙｉ）に対して、（数１５）による１次近時を行う。
2005011502.tif 000015
このとき、上記傾き角度φは、（数１６）で計算できる。
2005011502.tif 000016
なお、上記１次近時には最小２乗法等の公知の技術が使用される。また較正用ファントム位置検出手段１０８は、専用演算器や汎用演算器を用いたソフトウェア処理等で実現される。
図１３は、本発明の実施例１に係る放射線断層撮影装置による画質改善効果の例を説明するための図である。特に、図１３（Ａ）は評価用被写体１３００の配置方法を示している。また、図１３（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれキャリブレーション処理無しおよび有りの場合に取得された再構成画像のＹ軸上のプロファイルを示している。評価用被写体１３００は直径３５０ｍｍの円柱状の水ファントムである。撮影時においては、Ｘ線管１の管電圧を１２０ｋｖ、管電流を２００ｍＡとし、その他の撮影条件は、本実施例１で説明したものと同一とした。キャリブレーション処理無しの場合、得られたプロファイル１３０１の均一性が低く、そのＣＴ値の差は最大５９ＨＵであった。これに対して、キャリブレーション処理を行った場合、得られたプロファイル１３０２の均一性が高く、そのＣＴ値の差は最大４．８ＨＵであった。従って、本発明により再構成画像のＣＴ値の導出精度が向上し、画質が改善されることが確認された。
以上、実施例１に係る放射線断層撮影装置を示したが、本発明は、実施例１のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更しうることはいうまでもない。例えば、実施例１においては楕円ファントム７００のサイズが１種類に限定されていたが、図９に示すような異なるサイズを有する複数の楕円ファントム７００ａ〜ｄを用いて補正テーブルを作成してもよい。ただし、このとき各楕円ファントム７００ａ〜ｄは、それらの中心位置が例えば撮影系の回転中心Ｏ付近に配置されるものとする。また上記全ての楕円ファントム７００ａ〜ｄは、Ｘ線検出器２の視野９００の内部に完全に包含されるように配置されるものとする。さらに、補正テーブル作成手段１０２は、上記全ての楕円ファントム７００ａ〜ｄに対して得られた較正用実測画像およびシミュレーション画像に対して（数６）に示される多項式関数近似を行い、得られた係数ａｎｍ（Ｌ）、ａｎｍ（Ｌ−１）、・・・ａｎｍ（１）を補正テーブル用メモリ１０５に記録するものとする。
【実施例２】  以下では、本発明の実施例２に係る放射線断層撮影装置について説明する。本発明の実施例２に係る放射線断層撮影装置は、較正用ファントムとして実施例１で使用した楕円ファントム７００の代わりに円筒ファントム１０００を使用する。本放射線断層撮影装置の上記以外の構成に関しては、実施例１の図１〜６で説明したものと同一であるため、説明を省略する。
図１０は、本発明の実施例２に係る放射線断層撮影装置のシミュレーション画像発生手段１０６における演算方法を説明するための図である。特に、図１０では較正用ファントムとして円筒ファントム１０００を使用した場合のシミュレーション画像発生方法について説明する。既に説明したように、直交座標系ＸＹＺはガントリー７に固定された静止座標系である。Ｘ線発生点ＳはＸＹ平面上を回転移動し、その回転中心はＸＹＺ座標系の原点Ｏと一致する。ＸＹ平面はＸ線検出器２と交線１００２で交わる。円筒ファントム１０００は円柱型の形状を有し、その柱方向がＺ軸と略一致するように配置される。円筒ファントム１０００は、略均一な材質および密度で構成される。円筒ファントム１０００の材質の代表例はポリエチレンであるが、アクリル等の他の物質でこれを代用してもよい。以下では、円筒ファントム１０００の円方向、および柱方向の外形サイズをそれぞれ２ｒ、Ｈと表す。２ｒ、Ｈの代表例はそれぞれ２５０ｍｍ、３００ｍｍである。
円筒ファントム１０００とＸＹ平面の交線１００１は、略円形の形状を有し、その円の中心をＯ’とする。円筒ファントム１０００は、略円形の中心点Ｏ’が、回転軸すなわちＸＹＺ座標形の原点Ｏとは異なる位置（Ｏ’ｘ、Ｏ’ｙ）に配置される。
円筒ファントム１０００の位置を規定する上記パラメータ（Ｏ’ｘ、Ｏ’ｙ）の値は、較正用ファントム位置検出手段１０８によって自動検出される。較正用ファントム位置検出手段１０８による上記中心点Ｏ’の自動検出は、図８を用いて説明した方法と同一の方法で実現できる。ただし、円筒ファントム１０００を対象とした場合、楕円ファントム７００の場合のように傾き角度φを検出する必要がない。従って、傾き計算手段８０２による演算は省略され、重心計算手段８０１によって検出された中心点Ｏ’の位置のみがシミュレーション画像発生手段１０６によって参照される。
シミュレーション画像発生手段１０６は、ｋフレーム目（ｋ＝１〜Ｋ）の撮影画像に対して得られたエアキャリブレーション処理後の撮影データＪｎｍ（ｋ）（ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍ）に対し、その理論値Ｊ’ｎｍ（ｋ）を計算する。上記理論値Ｊ’ｎｍ（ｋ）は、（数１７）で表される。
2005011502.tif 000017
ただし、ｗｎｍ（ｋ）は、ｋフレーム目の撮影においてＸ線発生点Ｓから放射されてＸ線検出器２の検出画素位置（ｎ、ｍ）に入射するＸ線ビーム１００３の、円筒ファントム１０００中の通過距離とする。また、μｑは円筒ファントム１０００のＸ線吸収係数とする。いまＸ線ビーム１００３のチャネル方向の放射角度をγ、交線１００２と検出画素位置（ｎ、ｍ）との距離をｈｎｍ、Ｘ線発生点Ｓと回転中心Ｏとの間の距離をｄ、Ｘ線発生点ＳとＸ線検出器２の入力面との間の距離をＤと表すと、通過距離ｗｎｍ（ｋ）は、（数１８）で得られる。
2005011502.tif 000018
ただし、（数１８）において、Ｓ’ｘ、Ｓ’ｙはそれぞれ（数１９）および（数２０）で表される。
2005011502.tif 000019
また、（数１８）において、ｔｘ、ｔｙはＸ線ビーム１００３の単位方向ベクトルのＸ軸、Ｙ軸成分であり、それぞれ（数２１）および（数２２）で表される。
2005011502.tif 000020
なお、（数１９）〜（数２２）において、θｋはｋフレーム目の撮影時におけるＸ線発生点ＳのＸ軸に対する回転角度を表し、（数１３）で示される。シミュレーション画像発生手段１０６は（数１７）〜（数２２）を用いて、撮影画像の理論値Ｊ’ｎｍ（ｋ）を全てのｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍ、ｋ＝１〜Ｋについて計算し、計算結果をシミュレーション画像用メモリ１０３に記録する。なお、シミュレーション画像発生手段１０６は、専用演算器や汎用演算器を用いたソフトウェア処理等で実現される。
以上、実施例２に係る放射線断層撮影装置を示したが、本発明は、実施例２のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更しうることはいうまでもない。例えば、実施例２においては、円筒ファントム１０００のサイズが１種類に限定されていたが、図１１に示すような異なるサイズを有する複数の円筒ファントム１０００ａ〜ｄを用いて補正テーブルを作成してもよい。ただし、このとき各円筒ファントム１０００ａ〜ｄは、それらの外周位置が、例えばＸ線検出器２の視野９００に略内接するように配置されるものとする。ただし上記全ての円筒ファントム１０００ａ〜ｄは、Ｘ線検出器２の視野９００の内部に完全に包含されるように配置されるものとする。また、補正テーブル作成手段１０２は、上記全ての円筒ファントム１０００ａ〜ｄに対して得られた較正用実測画像およびシミュレーション画像に対して（数６）に示される多項式関数近似を行い、得られた係数ａｎｍ（Ｌ）、ａｎｍ（Ｌ−１）、・・・ａｎｍ（１）を補正テーブル用メモリ１０５に記録するものとする。
以上詳述した実施例１および２においては、それぞれ較正用ファントムとして楕円ファントム７００および円筒ファントム１０００を使用したが、較正用ファントムの種類はこれだけに限定されるものではない。例えば、較正用ファントムとして、図１２（Ａ）に示されるような人体の腹部を模擬した腹部用ファントム１２００や、図１２（Ｂ）に示されるような人体の胸部を模擬した胸部用ファントム１２０１を使用してもよい。ただし、胸部用ファントム１２０１には、人体中の肺野を模擬するためのホール１２０２および１２０３が設けてある。較正用ファントムの形状を撮影対象である被写体３の形状に近づけることで、較正用ファントムの撮影において発生する散乱Ｘ線量が被写体３の撮影において発生する散乱Ｘ線量に近づくため、信号強度補正手段１０４による補正精度を向上できる。
また、実施例１および２においては、それぞれ１種類の形状のみを有する較正用ファントムを使用したが、それらのファントムの併用により取得した較正用実測画像およびシミュレーション画像を用いて補正テーブル１０５を作成しても良い。
また、実施例１および／または実施例２における校正用ファントムと組み合わせて、その他の形状および／またはサイズの異なる種々の較正用ファントム（回転軸に垂直な断面が略円形で、回転軸と略同じ位置に配置されたファントムを含む）に対して取得した較正用実測画像およびシミュレーション画像を用いて補正テーブル１０５を作成しても良い。
以上説明したように、本発明によれば、ファントムキャリブレーション法において簡便な計測に基づいて較正用ファントムの実測データのサンプルを多数取得するための放射線断層撮影技術を実現するもので、これにより、ファントムキャリブレーション法における多項式近似の精度を向上し、再構成画像の画質を向上できる。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、放射線断層撮影装置において、再構成画像中に発生するアーチファクトを高い精度で低減し、再構成画像の画質を向上が実現できる。
【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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【国際調査報告】
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