(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生装置と、Ｘ線発生装置に相対してＸ線を検出する多列Ｘ線検出器または２次元Ｘ線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集手段、
そのＸ線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、
画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、
断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定手段、
とを有するＸ線ＣＴ装置において、
前記画像再構成手段は、投影データ空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理と画像空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理とを用いてスライス厚を制御するものである
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記画像再構成手段において、前記投影データ空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理に用いられるｚ方向フィルタ係数及び／又は前記画像空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理に用いられるｚ方向フィルタ係数は、前記撮影条件設定手段で設定された断層像撮影の撮影条件に応じて変化するものである
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】
前記撮影条件設定手段で設定された断層像撮影の撮影条件が、画質に関わる撮影条件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】
前記画質に関わる撮影条件が、画像ノイズ指標またはアーチファクト指標のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記撮影条件設定手段で設定された断層像撮影の撮影条件が、撮影時間および撮影効率に関わる撮影条件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６】
前記画像再構成手段は、３次元画像再構成を用いるものである
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記画像再構成手段において、前記投影データ空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理に用いられるｚ方向フィルタ係数及び／又は前記画像空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理に用いられるｚ方向フィルタ係数は、断層像のスライス厚に応じて変化するものである
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記画像再構成手段において、前記投影データ空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理に用いられるｚ方向フィルタ係数及び／又は前記画像空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理に用いられるｚ方向フィルタ係数は、Ｘ線検出器の列方向の各列の幅および列数に応じて変化するものである
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記画像再構成手段において、前記投影データ空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理に用いられるｚ方向フィルタ係数及び／又は前記画像空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理に用いられるｚ方向フィルタ係数は、全部正である
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、
Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記画像再構成手段において、前記投影データ空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理に用いられるｚ方向フィルタ係数及び／又は前記画像空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理に用いられるｚ方向フィルタ係数は、一部負である
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、
Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記画像再構成手段において、前記投影データ空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理、逆投影処理、前記画像空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理のうち少なくとも２つを並列動作させる
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記Ｘ線データ収集手段は、ヘリカルスキャン又は可変ピッチヘリカルスキャンによるＸ線投影データを収集するものであり、
前記画像再構成手段において、前記投影データ空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理に用いられるｚ方向フィルタ係数及び／又は前記画像空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理に用いられるｚ方向フィルタ係数は、前記ヘリカルスキャンまたは前記可変ピッチヘリカルスキャンのヘリカルピッチに応じて変化するものである
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置、または産業用Ｘ線ＣＴ装置に関し、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンの画像再構成の高速化、画質改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多列Ｘ線検出器Ｘ線ＣＴ装置またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器などを有するＸ線ＣＴ装置において、多列Ｘ線検出器の１つの列の幅よりも厚いスライス厚を画像再構成する方法としては、図６のように２つの方法がある（たとえば、特許文献１，２参照）。１つは、投影データ上におけるｚ方向フィルタ重畳処理方法（以下、「投影データｚ方向フィルタ」と略す）、もう１つは画像空間データ上におけるｚ方向フィルタ（以下、「画像空間ｚ方向フィルタ」と略す）である。これらは、図６のように、各々長所、短所があった。
【０００３】
このように、上記のようなＸ線ＣＴ装置の画像再構成方法としては、一長一短があり、画像再構成の高速化、画質の観点からは問題であった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７３３６０号公報
【特許文献２】特開２００４−２３００３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のようなＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線コーンビームのコーン角が大きくなるにつれ、画像再構成アルゴリズムも様々なものが考えられ、スライス厚制御の自由度も大きくなる。その一方で、画像再構成時間と画質は、トレード・オフの関係にあり、最適化が必要となる方向である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、多列Ｘ線検出器または、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を持ったＸ線ＣＴ装置のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンにおいてスライス厚制御を行った画像再構成時間と画質を最適化した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】
【０００７】
本発明は、医療用Ｘ線ＣＴ装置、または産業用Ｘ線ＣＴ装置において、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンの様々なスライス厚の断層像を画像再構成する際に、画像再構成の高速化、画質改善を実現することを特徴とするＸ線ＣＴ装置、またはＸ線ＣＴ撮影方法を提供する。
【０００８】
第１の観点では、本発明は、Ｘ線発生装置と、Ｘ線発生装置に相対してＸ線を検出する多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集手段、そのＸ線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定手段、とを有するＸ線ＣＴ装置において、画像空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理を用いてスライス厚を制御する画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【０００９】
上記第１の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、各断層像の断層像平面に垂直なｚ方向のスライス感度分布（Ｓｌｉｃｅ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｐｒｏｆｉｌｅ）を考慮しながら、画像空間上で断層像平面に垂直なｚ方向フィルタ重畳処理を行い、スライス感度分布を見ながらｚ方向フィルタ重畳係数を調整することで、様々なスライス厚の断層像を画像再構成することができる。
【００１０】
第２の観点では、本発明は、Ｘ線発生装置と、Ｘ線発生装置に相対してＸ線を検出する多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集手段、そのＸ線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定手段、とを有するＸ線ＣＴ装置において、投影データ空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理を用いてスライス厚を制御する画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１１】
上記第２の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、多列Ｘ線検出器の各列の投影データに対して、投影データ空間上で列方向（ｚ方向）フィルタ重畳を行い、ｚ方向フィルタ重畳係数を調整することで、様々なスライス厚、断層像平面に垂直なｚ方向のスライス感度分布を持った断層像を画像再構成することができる。
【００１２】
第３の観点では、本発明は、Ｘ線発生装置と、Ｘ線発生装置に相対してＸ線を検出する多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器とを、その間にある回転中心のまわりに回転運動をさせながら、その間にある被検体を透過したＸ線投影データを収集するＸ線データ収集手段、そのＸ線データ収集手段から収集された投影データを画像再構成する画像再構成手段、画像再構成された断層像を表示する画像表示手段、断層像撮影の各種撮影条件を設定する撮影条件設定手段、とを有するＸ線ＣＴ装置において、投影データ空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理を用いた後に、画像空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理を用いてスライス厚を制御する画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１３】
上記第３の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、前記第２の観点における投影データ空間に列方向（ｚ方向）フィルタ重畳処理を行った後に、前記第１の観点における画像空間にｚ方向フィルタ重畳処理を行い、投影データ空間の列方向（ｚ方向）フィルタ重畳係数、画像データ空間のｚ方向フィルタ重畳係数を調整することで、様々なスライス厚、断層像平面に垂直なｚ方向のスライス感度分布を持った断層像を画像再構成することができる。
【００１４】
第４の観点では、本発明は、第３の観点のＸ線ＣＴ装置において、撮影条件設定手段で設定された断層像撮影の各種撮影条件により、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数、画像空間ｚ方向フィルタ係数のうち、少なくとも１つの係数が変化する画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１５】
上記第４の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、撮影条件設定手段により設定された断層像撮影の各種条件に合わせて、投影データ空間ｚフィルタ係数、画像データ空間ｚフィルタ係数を画質または再構成時間または撮影時間または撮影効率の点から最適化することができる。
【００１６】
第５の観点では、本発明は、第１から第４のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、撮影条件設定手段で設定された断層像撮影の画質に関わる撮影条件により、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数、画像空間ｚ方向フィルタ係数のうち、少なくとも１つの係数が変化する画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１７】
上記第５の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、撮影条件設定手段により設定された断層像の画質に関わる撮影条件に合わせて、投影データ空間ｚフィルタ係数、画像データ空間ｚフィルタ係数を画質または再構成時間または撮影時間または撮影効率の点から最適化することができる。
【００１８】
第６の観点では、本発明は、第１から第５のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、画像ノイズ指標またはアーチファクト指標のうちの少なくとも１つを設定する撮影条件設定手段と、画像ノイズ指標またはアーチファクト指標のうちの少なくとも１つに応じて画像空間ｚ方向フィルタ係数と投影データ空間ｚ方向フィルタ係数のうち、少なくとも１つの係数が変化する画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１９】
上記第６の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、画像ノイズ指標をあらかじめ入力できる撮影条件設定手段を持ち、その画像ノイズの目標値に到達できるように、画像空間ｚ方向フィルタ係数と投影データ空間ｚ方向フィルタ係数とを調整、最適化することができる。
【００２０】
第７の観点では、本発明は、第１から第５のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、撮影条件設定手段で設定された断層像撮影の撮影時間および撮影効率に関わる撮影条件により、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数、画像空間ｚ方向フィルタ係数のうち、少なくとも１つの係数が変化する画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２１】
上記第７の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、撮影条件設定手段により設定された断層像撮影の撮影時間および撮影効率に関わる撮影条件に合わせて、投影データ空間ｚフィルタ係数、画像データ空間ｚフィルタ係数を画質または再構成時間または撮影時間または撮影効率の点から最適化することができる。
【００２２】
第８の観点では、本発明は、第１から第７のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、３次元画像再構成を用いた画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２３】
上記第８の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器の投影データを３次元画像再構成することで、ヘリカルスキャンにおいては速いヘリカルピッチでも画質劣化しない、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいては、検出器列幅が厚くなっても各列の断層像の画質が劣化しない、画質改善された断層像を画像再構成することができる。
【００２４】
第９の観点では、本発明は、第１から第８のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、断層像のスライス厚に依存して画像空間ｚ方向フィルタ係数、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数が変わる画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２５】
上記第９の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、様々なスライス厚、スライス感度分布の断層像を得るには、投影データ空間の列方向（ｚ方向）フィルタ重畳係数、画像データ空間のｚ方向フィルタ重畳係数を調整することで、様々なスライス厚、断層像平面に垂直なｚ方向のスライス感度分布を持った断層像を画像再構成することができる。
【００２６】
第１０の観点では、本発明は、第１から第９のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線検出器の列方向の各列の幅および列数に依存して画像空間ｚ方向フィルタ係数、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数が変わる画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２７】
上記第１０の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、多列Ｘ線検出器またはフラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器から読み出されるＸ線検出器データまたは投影データの列方向（ｚ方向）の各列の厚さおよび列数に応じて、投影データ空間の列方向（ｚ方向）フィルタ係数、画像データ空間のｚ方向フィルタ重畳係数を調整することで、様々なスライス厚、断層像平面に垂直なｚ方向のスライス感度分布を持った断層像を画像再構成することができる。
【００２８】
第１１の観点では、本発明は、第１から第１０のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、画像再構成されるｘｙ平面の断層像の各画素の位置に依存して画像空間ｚ方向フィルタ係数、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数が変わる画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００２９】
上記第１１の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、画像再構成されたｘｙ平面の断層像の各画素にｚ方向にどのようなスライス感度分布を持たせるかを考慮しながら、投影データ空間の列方向（ｚ方向）フィルタ係数、画像データ空間のｚ方向フィルタ係数を調整することで、様々なスライス厚、断層像平面に垂直なｚ方向のスライス感度分布を持った断層像を画像再構成することができる。
【００３０】
第１２の観点では、本発明は、第１から第１１のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、画像空間ｚ方向フィルタ係数は全部正である画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００３１】
上記第１２の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、画像空間ｚ方向フィルタ係数が全部正の場合は、その正の係数がかかるｚ方向の長さに相当するスライス厚を持った断層像が得られる。またその正の係数の重畳に応じたスライス感度分布を持った断層像が得られる。
【００３２】
第１３の観点では、本発明は、第１から第１１のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、画像空間ｚ方向フィルタ係数は一部負である画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００３３】
上記第１３の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、画像空間ｚ方向フィルタ係数が一部負の場合は、係数が正の部分の断層像と係数が負の部分の断層像の差画像となる断層像が得られる。またその係数の重畳に応じたスライス感度分布を持った断層像が得られる。
【００３４】
第１４の観点では、本発明は、第１から第１３のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数は全部正である画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００３５】
上記第１４の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、投影データ空間列方向（ｚ方向）フィルタ係数が全部正の場合は、その正の係数がかかる列方向（ｚ方向）の長さに相当するスライス厚を持った断層像が得られる。またその正の係数の重畳に応じたスライス感度分布を得られる。
【００３６】
第１５観点では、本発明は、第１から第１３のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数は一部負である画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００３７】
上記第１５の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、投影データ空間列方向（ｚ方向）フィルタ係数が一部負の場合は、係数が正の部分の断層像と係数が負の部分の断層像の差画像となる断層像が得られる。またその係数に応じたスライス感度分布を得られる。
【００３８】
第１６の観点では、本発明は、第１から第１５のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、投影データ空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理、逆投影処理、画像空間におけるｚ方向フィルタ重畳処理のうち少なくとも２つを並列動作させる画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００３９】
上記第１６の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、画質が良く、画像再構成処理時間のかかる画像空間のｚ方向フィルタ重畳処理、速いヘリカルピッチでは画質が劣化するが、画像再構成処理時間が短い投影データ空間のｚ方向フィルタ重畳処理の各々のフィルタ係数を調整、最適化することで、様々なスライス厚、断層像平面に垂直なｚ方向のスライス感度分布を持った断層像を画像再構成することができる。
【００４０】
第１７の観点では、本発明は、第１から第１６のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理と画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理を用いてスライス厚制御を行い、ヘリカルスキャンによる断層像を画像再構成する画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００４１】
上記第１７の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルスキャンにおいて、画質が良く、画像再構成処理時間のかかる画像空間のｚ方向フィルタ重畳処理、速いヘリカルピッチでは画質が劣化するが、画像再構成処理時間が短い投影データ空間のｚ方向フィルタ重畳処理の各々のフィルタ係数を調整、最適化することで、様々なスライス厚、断層像平面に垂直なｚ方向のスライス感度分布を持った断層像を画像再構成することができる。
【００４２】
第１８の観点では、本発明は、第１から第１６のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理と画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理を用いてスライス厚制御を行い、可変ピッチヘリカルスキャンによる断層像を画像再構成する画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００４３】
上記第１８の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、可変ピッチヘリカルスキャンにおいて、画質が良く、画像再構成処理時間のかかる画像空間のｚ方向フィルタ重畳処理、速いヘリカルピッチでは画質が劣化するが、画像再構成処理時間が短い投影データ空間のｚ方向フィルタ重畳処理の各々のフィルタ係数を調整、最適化することで、様々なスライス厚、断層像平面に垂直なｚ方向のスライス感度分布を持った断層像を画像再構成することができる。
【００４４】
第１９の観点では、本発明は、第１７または第１８のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、ヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンのヘリカルピッチに依存して、画像空間ｚ方向フィルタ係数、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数が変わる画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００４５】
上記第１９の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンのヘリカルピッチに依存して、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数により、どのくらいのスライス厚まで投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理でまず厚くするか、また最終的に画像空間ｚ方向フィルタ係数により、最終的なスライス厚まで画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理で厚くするかを定める。
【００４６】
特に可変ピッチヘリカルスキャンの加速部分、および減速部分においては、時間的に変化するヘリカルピッチの範囲に応じて、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数により、どのくらいのスライス厚まで投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理でまず厚くするか、また最終的に画像空間ｚ方向フィルタ係数により、最終的なスライス厚まで画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理で厚くするかを定める。
【００４７】
第２０の観点では、本発明は、第１から第１６のいずれかの観点のＸ線ＣＴ装置において、投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理と画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理を用いてスライス厚制御を行い、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンによる断層像を画像再構成する画像再構成手段を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００４８】
上記第２０の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいて、画質が良く、画像再構成処理時間のかかる画像空間のｚ方向フィルタ重畳処理、速いヘリカルピッチでは画質が劣化するが、画像再構成処理時間が短い投影データ空間のｚ方向フィルタ重畳処理の各々のフィルタ係数を調整、最適化することで、様々なスライス厚、断層像平面に垂直なｚ方向のスライス感度分布を持った断層像を画像再構成することができる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明のＸ線ＣＴ装置、またはＸ線ＣＴ画像再構成方法によれば、多列Ｘ線検出器または、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を持ったＸ線ＣＴ装置のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンにおいて、スライス厚制御を行った画像再構成時間と画質を最適化したＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
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。
【００５１】
図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置の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、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。
【００５２】
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、前処理、画像再構成処理、後処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で収集したＸ線検出器データを収集するデータ収集バッファ５と、Ｘ線検出器データを前処理して求められた投影データから画像再構成した断層像を表示するモニタ６と、プログラムやＸ線検出器データや投影データやＸ線断層像を記憶する記憶装置７とを具備している。
【００５３】
撮影テーブル１０は、被検体を乗せて、走査ガントリ２０の開口部に入れ出しするクレードル１２を具備している。クレードル１２は、撮影テーブル１０に内蔵するモータで昇降および直線移動される。
【００５４】
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、多列Ｘ線検出器２４と、ＤＡＳ（Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）２５と、被検体の体軸の回りに回転しているＸ線管２１などを制御する回転部コントローラ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とを具備している。また、走査ガントリ傾斜コントローラ２７により、走査ガントリ２０は、ｚ方向の前方および後方に±約３０度ほど傾斜できる。
【００５５】
図２は、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４の幾何学的配置の説明図である。
【００５６】
Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４は、回転中心ＩＣの回りを回転する。鉛直方向をｙ方向とし、水平方向をｘ方向とし、これらに垂直なテーブル進行方向をｚ方向とするとき、Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４の回転平面は、ｘｙ平面である。また、クレードル１２の移動方向は、ｚ方向である。
【００５７】
Ｘ線管２１は、コーンビームＣＢと呼ばれるＸ線ビームを発生する。コーンビームＣＢの中心軸方向がｙ方向に平行なときを、ビュー角度０度とする。
【００５８】
多列Ｘ線検出器２４は、例えば２５６列のＸ線検出器列を有する。また、各Ｘ線検出器列は例えば１０２４チャネルのＸ線検出器チャネルを有する。
【００５９】
Ｘ線が照射されて、収集された投影データは、多列Ｘ線検出器２４からＤＡＳ２５でＡ／Ｄ変換され、スリップリング３０を経由してデータ収集バッファ５に入力される。データ収集バッファ５に入力されたデータは、記憶装置７のプログラムにより中央処理装置３で処理され、断層像に画像再構成されてモニタ６に表示される。
【００６０】
図３は、本発明のＸ線ＣＴ装置１００の動作の概略を示すフロー図である。
【００６１】
ステップＳ１では、ヘリカルスキャンでは、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを被検体の回りに回転させ、かつ撮影テーブル１０上のクレードル１２を直線移動させながらＸ線検出器データのデータ収集動作を行ない、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Ｘ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）にテーブル直線移動ｚ方向位置Ｚｔａｂｌｅ（ｖｉｅｗ）を付加させて、Ｘ線検出器データを収集する。また、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンでは撮影テーブル１０上のクレードル１２を、あるｚ方向位置に固定させたまま、データ収集系を１回転または複数回転させてＸ線検出器データのデータ収集を行う。必要に応じて、次のｚ方向位置に移動した後に、再度データ収集系を１回転または複数回転させてＸ線検出器データのデータ収集を行う。ここで、ビュー角度ｖｉｅｗとは、スキャンの実施の際に、回転部１５によって、Ｘ線管２１が鉛直方向（ｙ軸方向）において被検体の上方に対応する位置から被検体の周囲を回転移動する角度を示す。また、検出器列番号ｊとは、多列Ｘ線検出器２４において、列方向（ｚ軸方向）に並ぶ各々のＸ線検出器の位置を示す番号である。また、チャネル番号ｉとは、多列Ｘ線検出器２４において、チャネル方向に並ぶ各々のＸ線検出器の位置を示す番号である。また、Ｘ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）とは、所定のビュー角度ｖｉｅｗに移動されたＸ線管２１がＸ線を被検体へ照射した際に、多列Ｘ線検出器２４において検出器列番号ｊ，チャネル番号ｉに位置するＸ線検出器が、その被検体を透過したＸ線を検出することで収集するＸ線検出器データを示している。また、テーブル直線移動ｚ方向位置Ｚｔａｂｌｅ（ｖｉｅｗ）とは、スキャンの実施の際に、撮影テーブル１０のクレードル１２が被検体の体軸方向（ｚ軸方向）に沿って移動された位置を示している。
【００６２】
ステップＳ２では、Ｘ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して前処理を行い、投影データに変換する。前処理は図４のようにステップＳ２１のオフセット補正，ステップＳ２２の対数変換，ステップＳ２３のＸ線線量補正，ステップＳ２４の感度補正からなる。
【００６３】
ステップＳ３では、前処理された投影データＤ１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ビームハードニング補正を行なう。ビームハードニング補正Ｓ３では前処理Ｓ２の感度補正Ｓ２４が行なわれた投影データをＤ１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）とし、ビームハードニング補正Ｓ３の後のデータをＤ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）とすると、ビームハードニング補正Ｓ３は以下の数式（１）に示すように、例えば多項式形式で表わされる。
【００６４】
【数１】
0004509903.tif 000002
【００６５】
ステップＳ４では、ビームハードニング補正された投影データＤ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ｚ方向（列方向）のフィルタをかける投影データｚ方向フィルタ処理を行なう。
【００６６】
ステップＳ４では、各ビュー角度、各データ収集系における前処理後、ビームハードニング補正された多列Ｘ線検出器Ｄ１１（ｃｈ，ｒｏｗ）（ｃｈ＝１〜ＣＨ，  ｒｏｗ＝１〜ＲＯＷ）の投影データに対し、列方向に例えば下記の数式（２）のような列方向フィルタサイズが５列のフィルタをかける。
【００６７】
（ｗ１（ｃｈ），ｗ２（ｃｈ），ｗ３（ｃｈ），ｗ４（ｃｈ），ｗ５（ｃｈ））      ・・・（２）
【００６８】
ただし、以下の数式（３）を満足するものとする。
【００６９】
【数２】
0004509903.tif 000003
【００７０】
補正された検出器データＤ１２（ｃｈ，ｒｏｗ）は、以下の数式（４）のようになる。
【００７１】
【数３】
0004509903.tif 000004
【００７２】
また、列方向フィルタ係数を各チャネルごとに変化させると画像再構成中心からの距離に応じてスライス厚を制御できる。一般的に断層像では再構成中心に比べ周辺部の方が、スライス厚が厚くなるので、列方向フィルタ係数を中心部と周辺部で最適に変化させて、スライス厚は周辺部でも画像再構成中心部でも一様に近くすることもできる。
【００７３】
ステップＳ５では、再構成関数重畳処理を行う。すなわち、フーリエ変換し、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。再構成関数重畳処理Ｓ５では、ｚ方向フィルタ重畳処理後のデータをＤ１２とし、再構成関数重畳処理後のデータをＤ１３、重畳する再構成関数をＫｅｒｎｅｌ（ｊ）とすると、再構成関数重畳処理は以下の数式（５）のように表わされる。
【００７４】
【数４】
0004509903.tif 000005
【００７５】
ステップＳ６では、再構成関数重畳処理した投影データＤ１３（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。画像再構成される画像はｚ軸に垂直な面、ｘｙ平面に３次元画像再構成される。以下の再構成領域Ｐはｘｙ平面に平行なものとする。この３次元逆投影処理については、図５を参照して後述する。
【００７６】
ステップＳ７では、逆投影された断層像Ｄ３（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理を行う。画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理された断層像をＤ４（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、以下の数式（６）となる。
【００７７】
【数５】
0004509903.tif 000006
【００７８】
ただし、ｖ（ｉ）はｚ方向の幅が２ｌ＋１の画像空間ｚ方向フィルタ係数で以下の数式（７）のような係数列となる。
【００７９】
【数６】
0004509903.tif 000007
【００８０】
ヘリカルスキャンにおいては、画像空間フィルタ係数ｖ（ｉ）はｚ方向位置に依存しない画像空間ｚ方向フィルタ係数であってよいが、特にｚ方向に検出器幅の広い２次元Ｘ線エリア検出器２４、多列Ｘ線検出器２４を用いた場合に、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいては、画像空間ｚ方向フィルタ係数ｖ（ｉ）はｚ方向のＸ線検出器の列の位置に依存した画像空間ｚ方向フィルタ係数であれば、各断層像の列位置に依存した詳細な調整ができるので更に効果的である。
【００８１】
ステップＳ８では、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理をされた断層像Ｄ４（ｘ，ｙ，ｚ）に対して画像フィルタ重畳、ＣＴ値変換などの後処理を行い、断層像Ｄ４１（ｘ，ｙ，ｚ）を得る。
【００８２】
後処理の画像フィルタ重畳処理では、３次元逆投影後の断層像をＤ４１（ｘ，ｙ，ｚ）とし、画像フィルタ重畳後のデータをＤ４２（ｘ，ｙ，ｚ）、断層像平面であるｘｙ平面の２次元フィルタである画像フィルタをＦｉｌｔｅｒ（ｚ）とすると、以下の数式（８）のように示される。
【００８３】
【数７】
0004509903.tif 000008
【００８４】
つまり、検出器の各ｊ列ごとに独立した画像フィルタ重畳処理を行なえるため、各列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。
【００８５】
得られた断層像はモニタ６に表示される。
【００８６】
図５は、３次元逆投影処理（図４のステップＳ６）を示すフロー図である。
【００８７】
本発明では、画像再構成される画像はｚ軸に垂直な面、ｘｙ平面に３次元画像再構成される。以下の再構成領域Ｐはｘｙ平面に平行なものとする。
【００８８】
ステップＳ６１では、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０度分のビュー又は「１８０度分＋ファン角度分」のビュー）中の一つのビューに着目し、再構成領域Ｐの各画素に対応する投影データＤｒを抽出する。
【００８９】
ｘｙ平面に平行な５１２×５１２画素の正方形の領域を再構成領域Ｐとし、ｙ＝０のｘ軸に平行な画素列Ｌ０からｙ＝５１１の画素列Ｌ５１１に至るまで、これらの画素列Ｌ０〜Ｌ５１１をＸ線透過方向に多列Ｘ線検出器２４の面に投影したラインＴ０〜Ｔ５１１上の投影データを抽出すれば、それらが断層像上の各画素に逆投影される投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）となる。ただし、ｘ，ｙは断層像の各画素（ｘ，ｙ）に対応する。
【００９０】
Ｘ線透過方向は、Ｘ線管２１のＸ線焦点と各画素と多列Ｘ線検出器２４との幾何学的位置によって決まるが、Ｘ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）のｚ座標ｚ（ｖｉｅｗ）がテーブル直線移動ｚ方向位置Ｚｔａｂｌｅ（ｖｉｅｗ）としてＸ線検出器データに添付されて判っているため、加速・減速中のＸ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）でもＸ線焦点、多列Ｘ線検出器のデータ収集幾何学系の中において、Ｘ線透過方向を正確に求めることが出来る。
【００９１】
なお、例えば画素列Ｌ０をＸ線透過方向に多列Ｘ線検出器２４の面に投影したラインＴ０のように、ラインの一部が多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向の外に出た場合は、対応する投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を「０」にする。また、ｚ方向の外に出た場合は投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を補外して求める。
【００９２】
このように、再構成領域Ｐの各画素に対応する投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を抽出できる。
【００９３】
図５に戻り、ステップＳ６２では、投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）にコーンビーム再構成加重係数を乗算した投影データＤ２（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を作成する。
【００９４】
ここで、コーンビーム再構成加重係数ｗ（ｉ，ｊ）は以下の通りである。ファンビーム画像再構成の場合は、一般に、ｖｉｅｗ＝βａでＸ線管２１の焦点と再構成領域Ｐ上（ｘｙ平面上）の画素ｇ（ｘ，ｙ）とを結ぶ直線がＸ線ビームの中心軸Ｂｃに対してなす角度をγとし、その対向ビューをｖｉｅｗ＝βｂとするとき、以下の数式（９）のように示される。
【００９５】
βｂ＝βａ＋１８０°−２γ      ・・・（９）
【００９６】
再構成領域Ｐ上の画素ｇ（ｘ，ｙ）を通るＸ線ビームとその対向Ｘ線ビームが再構成平面Ｐとなす角度を、αａ，αｂとすると、以下の数式（１０）に示すように、これらに依存したコーンビーム再構成加重係数ωａ，ωｂを掛けて加算し、逆投影画素データＤ２（０，ｘ，ｙ）を求める。
【００９７】
Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＝ωａ・Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ａ＋ωｂ・Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ｂ      ・・・（１０）
【００９８】
ただし、Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ａはビューβａの投影データ、Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ｂはビューβｂの投影データとする。
【００９９】
なお、コーンビーム再構成加重係数の対向ビーム同士の和は、以下の数式（１１）のように示される。
【０１００】
ωａ＋ωｂ＝１      ・・・（１１）
【０１０１】
コーンビーム再構成加重係数ωａ，ωｂを掛けて加算することにより、コーン角アーチファクトを低減することが出来る。
【０１０２】
また、ファンビーム画像再構成の場合は、更に距離係数を再構成領域Ｐ上の各画素に乗算する。距離係数はＸ線管２１の焦点から投影データＤｒに対応する多列Ｘ線検出器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に対応する再構成領域Ｐ上の画素までの距離をｒ１とするとき、（ｒ１／ｒ０）２である。
【０１０３】
また、平行ビーム画像再構成の場合は、再構成領域Ｐ上の各画素にコーンビーム再構成加重係数ｗ（ｉ，ｊ）のみを乗算すればよい。
【０１０４】
ステップＳ６３では、予めクリアしておいた逆投影データＤ３（ｘ，ｙ）に、投影データＤ２（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を画素対応に加算する。
【０１０５】
ステップＳ６４では、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０度分のビュー又は「１８０度分＋ファン角度分」のビュー）について、ステップＳ６１〜Ｓ６３を繰り返し、図１０に示すように、逆投影された断層像Ｄ３（ｘ，ｙ）を得る。これをあるｚ座標の断層像としてＤ３（ｘ，ｙ，ｚ）とする。
【０１０６】
なお、再構成領域Ｐを５１２×５１２画素の正方形の領域とせずに、直径５１２画素の円形の領域としてもよい。
【０１０７】
一般的に図６の表に示すように、Ｘ線ＣＴ装置においてはスライス厚を制御する技術として、図７に示す投影データ上におけるｚ方向フィルタ重畳処理方法と、図８に示す画像空間データ上におけるｚ方向フィルタ重畳処理方法とがある。
【０１０８】
図６の表に示すように、投影データ上におけるｚ方向フィルタ重畳処理方法の長所としては、投影データ上でｚ方向フィルタを重畳し、１回の３次元画像再構成を行うだけでスライス厚の厚い断層像が高速に得られる点であり、投影データ上におけるｚ方向フィルタ重畳処理方法の短所としては、断層像の画素の位置にかかわらず、投影データ上で列方向に１種類のｚ方向フィルタを重畳するので、画像空間でのｚ方向フィルタの幅が各画素の位置に依存してしまい、逆投影するＸ線ビーム幅の矛盾が発生してアーチファクトが出る点である。
【０１０９】
一方、画像空間上におけるｚ方向フィルタ重畳処理方法の長所としては、画像空間上でｚ方向フィルタを重畳し、スライス厚の厚い断層像を得るので正確なｚ方向フィルタ処理が行え、断層像の画質が良い点であり、画像空間上におけるｚ方向フィルタ重畳処理方法の短所としては、ｚ方向に複数枚の断層像を画像再構成するので処理時間がかかる点である。
【０１１０】
これらの２つのスライス厚を制御する技術には、このように一長一短がある。多列Ｘ線検出器２４でも１６列程度、ｚ方向のＸ線検出器幅が２０ｍｍ程度と小さい多列Ｘ線検出器においては、従来は投影データ上におけるｚ方向フィルタ重畳処理方法が一般的に用いられて来た。その理由としては、従来はまだまだ画像逆投影処理に時間がかかっており、何回も画像逆投影処理を行う画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理よりは、画像逆投影処理の回数の少ない投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理の方が好まれて来た。
【０１１１】
投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理では、投影データ上で列方向であるｚ方向に加重係数フィルタを重畳し、その後、再構成関数重畳、画像逆投影を１回ずつ行うだけで済み、画像再構成処理時間は短い。
【０１１２】
しかし、多列Ｘ線検出器２４のｚ方向のＸ線検出器幅が広くなり、投影データ上におけるｚ方向フィルタ重畳処理では矛盾が生じる場合が出てきた。例えば、図９に示すように、投影データ上ｚ方向フィルタの幅が４列分だったとする。この場合、３次元画像再構成では断層像の画素の位置によらず４列分の幅のｚ方向フィルタで重畳された投影データが３次元逆投影される。
【０１１３】
しかし、図９に示すように、Ｘ線管２１側での断層像の画素における投影データｚ方向フィルタの幅はｗ１となる。また、多列Ｘ線検出器２４側での断層像の画素における投影データｚ方向フィルタの幅はｗ２となる。この場合、明らかにｗ２＞ｗ１となる。
【０１１４】
画像再構成される断層像のスライス厚が厚くなればなるほど、この現象は顕著となる。また、ｗ２＞ｗ１のように逆投影されるＸ線ビーム幅が断層像の位置により異なると断層像にアーチファクトが発生する。つまり、画像再構成される断層像のスライス厚が厚くなると投影データｚ方向フィルタ重畳処理ではアーチファクトが発生しやすくなる。
【０１１５】
またヘリカルスキャンにおいては、ヘリカルピッチが速ければ速いほどｗ１，ｗ２のＸ線ビーム幅のデータのｚ方向位置が異なり、アーチファクトが更に出やすくなる。
【０１１６】
これに対して画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理では、図１０のように、あらかじめ薄いスライス厚の断層像１，２，３を画像再構成しておく。この場合、薄いスライス厚の断層像では断層像の画素の位置によるＸ線ビーム幅の違いによる矛盾は小さく、アーチファクトは出にくく画質は良い。これらの画質の良い薄いスライス厚の画像に画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理を行うので、最終的に画像再構成されるスライス厚の厚い断層像でも画質は良い。
【０１１７】
以上からわかるように、スライス厚が薄い場合の画像再構成には投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理が適し、スライス厚が厚い場合の画像再構成には画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理が適する。
【０１１８】
更に、画像再構成時間をより短縮するには、スライス厚が厚い場合の画像再構成では、投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理によるＸ線ビーム幅の矛盾によるアーチファクトが影響しないスライス厚まで投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理を用い、更にスライス厚を厚くする場合は、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理を用いるのが良い。
【０１１９】
図３のフロー図で説明すると、ステップＳ４の投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理で、投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理によるＸ線ビーム幅の矛盾によるアーチファクトが影響しないスライス厚まで投影データ空間ｚ方向フィルタを重畳し、更にスライス厚を厚くする必要がある場合は、ステップＳ７の画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理で最終的なスライス厚にまで画像再構成を行う。
【０１２０】
なお、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理におけるｚ方向フィルタ重畳前の各々の断層像のスライス感度プロファイルスライス厚と、ｚ方向フィルタ重畳後のスライス感度プロファイルスライス厚は図１６のようになる。これにより、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理によりスライス厚が制御されることがわかる。
【０１２１】
この場合の投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理と画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理のバランスはスライス厚、多列Ｘ線検出器２４のＸ線検出器チャネルの列方向の各列の幅に依存する。また、ヘリカルスキャンにおいてはヘリカルピッチにも依存する。つまり、これらのスライス厚、Ｘ線検出器列方向幅、ヘリカルピッチが選択された後に投影データ空間ｚ方向フィルタ係数、画像空間ｚ方向フィルタ係数が最適に定まるようにするのが良い。
【０１２２】
図１１に示す撮影の流れにおいて上記を示す。
【０１２３】
ステップＰ１において、被検体のセットを行う。この時に、被検体の体軸方向がｚ方向、撮影する断層像平面および走査ガントリ２０の回転平面は、ｘｙ平面となる。
【０１２４】
ステップＰ２において、スカウト撮影を行う。
【０１２５】
ステップＰ３において、撮影条件設定を行う。ＡＰ方向（ｙ方向，０度方向）または、ＬＲ方向（ｘ方向，９０度方向）もしくは、この２方向のスカウト像を撮影し、操作者はそのスカウト像上で撮影する位置、範囲、断層像の間隔、各断層像のスライス厚、断層像の枚数、使用するＸ線検出器のｚ方向の幅、列数、各列の幅、ヘリカルスキャンにおいてはヘリカルピッチ、シネスキャンにおいてはデータ収集回数またはデータ収集時間などを設定する。また、画質のパラメータとして、画像ノイズ（画素値の標準偏差）の目標値であるノイズ指標値、または画像のアーチファクト量の目標値であるアーチファクト指標値を設定することもできる。
【０１２６】
ステップＰ４において、ステップＰ３により定められたスライス厚、Ｘ線検出器の列数、各列の幅、また、ヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンのヘリカルピッチに依存して、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数、画像空間ｚ方向フィルタ係数を調整して、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数、画像空間ｚ方向フィルタ係数決定を行う。
【０１２７】
ステップＰ５において、ステップＰ３により定められたコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンを定められた撮影条件に従って撮影を行う。
【０１２８】
ステップＰ６において、ステップＰ４で定められた係数に従って、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数により、ある一定のスライス厚まで投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理で厚くしておいて、更に画像空間ｚ方向フィルタ係数により、最終的なスライス厚まで画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理で厚くするスライス厚制御を行って画像再構成を行う。
【０１２９】
ステップＰ７において、画像表示を行う。また、必要に応じて３次元画像表示、ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ  Ｐｌａｉｎ  Ｒｅｆｏｒｍａｔ）画像表示を行う。
【０１３０】
これらにより、各々の撮影条件により定められたスライス厚、Ｘ線検出器列方向幅、ヘリカルピッチによる最適な画質の断層像が画像再構成できる。
【０１３１】
特にコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいては、図１２のように各列の番号付けをした場合、投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理や、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理を行わずに画像再構成を行った場合に、例えば図１３（ａ），（ｂ）のように、スライス厚が各列に依存して変化してしまう場合がある。これはＸ線検出器のクロストークや３次元画像再構成アルゴリズムの調整など様々の要因が絡んで来ているためである。これではステップＳ７において、３次元画像表示、ＭＰＲ画像表示を行った時にｚ方向に不均一な画像となってしまう可能性がある。これを避けるために、投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理の投影データ空間ｚ方向フィルタ係数、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理の画像空間ｚ方向フィルタ係数を各列ごとに持たせて、列に依存させて調整することにより、図１３（ｂ）のように各列のスライス厚をほぼ一定にすることができる。
【０１３２】
また画像ノイズも列に依存して変化してしまう場合がある。例えば、図１４（ａ），（ｂ）のように、画像ノイズが各列に依存してしまう場合もある。これもＸ線検出器のクロストークや３次元画像再構成アルゴリズムの調整など様々の要因が絡んで来ているためである。これではステップＳ７において、３次元画像表示、ＭＰＲ画像表示を行った時にｚ方向に不均一な画像となってしまう可能性がある。これを避けるために、投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理の投影データ空間ｚ方向フィルタ係数、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理の画像空間ｚ方向フィルタ係数を各列ごとに持たせて、列に依存させて調整する画像ノイズフィルタなどをかけることにより、図１４（ｂ）のように、各列の画像ノイズをほぼ一定にすることができる。
【０１３３】
このように、様々な画像特性を一様にするように投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理の投影データ空間ｚ方向フィルタ係数、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理の画像空間ｚ方向フィルタ係数を各列ごとに持たせて、列に依存させて調整する。
【０１３４】
つまり、図１２のように、ｎｂ列に画像空間ｚ方向フィルタ係数ＩＺｎｂ（ｉ）と投影データ空間ｚ方向フィルタ係数ＶＺｎｂ（ｉ）を持たせ、１ｂ列に画像空間ｚ方向フィルタ係数ＩＺ１ｂ（ｉ）と投影データ空間ｚ方向フィルタ係数ＶＺ１ｂ（ｉ）とを持たせ、１ａ列に画像空間ｚ方向フィルタ係数ＩＺ１ａ（ｉ）と投影データ空間ｚ方向フィルタ係数ＶＺ１ａ（ｉ）とを持たせ、ｎａ列に画像空間ｚ方向フィルタ係数ＩＺｎａ（ｉ）と投影データ空間ｚ方向フィルタ係数ＶＺｎａ（ｉ）とを持たせる。このように、各列ごとにフィルタ係数を持たせる。
【０１３５】
ただし、ｉはｚ方向（列方向）フィルタ係数で例えば５列幅のフィルタ係数では、以下の数式（１２）に示すようなｚ方向（列方向）フィルタになる。
【０１３６】
【数８】
0004509903.tif 000009
【０１３７】
また、特に可変ピッチヘリカルスキャンの場合のヘリカルピッチの変化は、図１５のように変化する。
【０１３８】
速度一定領域においては、ｎｂ列においての画像空間ｚ方向フィルタ係数ＩＺｎｂ（ｉ）と投影データ空間ｚ方向フィルタ係数ＶＺｎｂ（ｉ）、１ｂ列においての画像空間ｚ方向フィルタ係数ＩＺ１ｂ（ｉ）と投影データ空間ｚ方向フィルタ係数ＶＺ１ｂ（ｉ）、１ａ列においての画像空間ｚ方向フィルタ係数ＩＺ１ａ（ｉ）と投影データ空間ｚ方向フィルタ係数ＶＺ１ａ（ｉ）、ｎａ列においての画像空間ｚ方向フィルタ係数ＩＺｎａ（ｉ）と投影データ空間ｚ方向フィルタ係数ＶＺｎａ（ｉ）の各係数パラメータは１種類で固定でよいが、加速領域、減速領域においては１種類の係数パラメータでは対応できない。図１５のように、加速領域、減速領域を細分化し、各々の領域の速度に依存させて係数パラメータを変化させるか、またはｚ座標もしくは時刻ｔのパラメータで各ｚ座標、各時刻依存の関数の形で係数パラメータを持たせるようにさせてもよい。
【０１３９】
また、ここで投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理と画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理の各々の処理時間が画像再構成時間にかかる影響を説明する。
【０１４０】
図１７では、横軸に時間軸を取り、縦軸に各場合の処理時間の例を並べている。
【０１４１】
図１７のように通常画像再構成時間は、前処理時間ＴＰ（図３のステップＳ１，ステップＳ２，ステップＳ３を含む）、投影データ空間ｚ方向フィルタ重畳処理ＴＶＺ（図３のステップＳ４を含む）、再構成関数重畳処理時間ＴＣ（図３のステップＳ５を含む）、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理ＴＩＺ（図３のステップＳ６，ステップＳ７，ステップＳ８を含む）より構成されているとする。
【０１４２】
この場合、およそＴＩＺ＝３・Ｔｖｚとする。この時にｚ方向フィルタ処理を投影データ空間に、よりｚフィルタ処理の重点を置くと場合１のようになる。また画像空間に、よりｚフィルタ処理の重点を置くと場合２のようになる。
【０１４３】
これによりわかるように、画像空間ｚフィルタ処理は処理時間がかかるということがわかる。しかし、画像空間ｚフィルタ処理は画質が良いため、処理時間と画質のトレードオフの関係となっている。このため、処理時間がかからず画質が劣る投影データｚフィルタ処理との組合わせでは、画質と処理時間の観点で最適化する必要が出てくる。
【０１４４】
本実施例においては、以下のようにして、断層像撮影において画質優先モードと処理時間優先モードを切換えて、各々のモードにおいて投影データ空間ｚフィルタ係数、画像空間ｚフィルタ係数を最適化して断層像撮影を行う。
【０１４５】
ステップＰ１１では、撮影条件設定を行う。この時に操作者が画像優先モード、処理時間優先モードの選択を行ってもよいし、部位ごとの推奨撮影条件にあらかじめ設定しておいてもよい。
【０１４６】
ステップＰ１２では、画質優先モードかを判断し、ＹＥＳの画質優先モードであればステップＰ１３へ進み、ＮＯの処理時間モードであればステップＰ１４へ進む。
【０１４７】
ステップＰ１３では、画質優先モードの投影データ空間ｚフィルタ係数、画像空間ｚフィルタ係数テーブルを参照する。
【０１４８】
ステップＰ１４では、処理時間優先モードの投影データ空間ｚフィルタ係数、画像空間ｚフィルタ係数テーブルを参照する。
【０１４９】
ステップＰ１５では、撮影条件の決定および投影データ空間ｚフィルタ係数、画像空間ｚフィルタ係数の決定をする。
【０１５０】
ステップＰ１６では、断層像撮影を行う。
【０１５１】
ステップＰ１７では、画像再構成を行う。
【０１５２】
ステップＰ１８では、画像表示を行う。
【０１５３】
ステップＰ１３，ステップＰ１４で参照する各撮影条件における投影データ空間ｚフィルタ係数と、画像空間ｚフィルタ係数のテーブルについては、ヘリカルスキャンの場合の例を図１９に示す。このテーブルにおいては、各部位、検査対象、多列Ｘ線検出器モード、撮影モード、優先モードごとにテーブルを定めている。特に図１９のヘリカルスキャンにおいては、ヘリカルピッチごとに投影データ空間ｚフィルタ係数ＩＺｈ××、画像空間ｚフィルタ係数ＶＺｈ××が定められている。ただし、××は係数の番号を示す。
【０１５４】
このようにして、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数、画像空間ｚ方向フィルタ係数を撮影条件ごとに制御することで画質を最適化できる。
【０１５５】
例えば、画質優先モードにおいては、各ヘリカルピッチにおいて各画質の特性、例えばアーチファクト、画像ノイズごとに各々の指標値ごとに、投影データ空間ｚ方向フィルタ係数、画像空間ｚ方向フィルタ係数を制御することで画質を最適化できる。
【０１５６】
なお、これらの投影データ空間ｚフィルタ係数ＩＺ××、画像空間ｚフィルタ係数ＶＺ××は、あらかじめファントムや標準的な被検体の断層像を用いて調整しておくことで画質を最適に保つことができる。
【０１５７】
また、図２０には、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）の場合の各撮影条件における投影データ空間ｚフィルタ係数と、画像空間ｚフィルタ係数のテーブルを示している。３次元画像再構成の場合は、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにおいても投影データ空間ｚフィルタが行える。また、画像空間ｚフィルタも行えるため、ヘリカルスキャンの場合と同様に撮影条件に応じて投影データ空間ｚフィルタ係数ＶＺａ××、および画像空間ｚフィルタ係数ＩＺａ××の最適化が行える。図２０の例においては、図２１に示すオーバーラップピッチに応じて、各、画質の特性、例えばアーチファクト指標値ごとに投影データ空間ｚフィルタ係数、および画像空間ｚフィルタ係数を制御して画質を最適化している。なお、オーバーラップピッチは、図２１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ｚ方向の複数位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３においてコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）を行う場合に、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とがｚ方向に移動する距離Ｐと、回転中心における多列Ｘ線検出器２４のｚ軸方向の検出器幅Ｄの比で定められる。つまり、Ｐ／Ｄがオーバーラップピッチとなる。
【０１５８】
また、ヘリカルスキャンの場合と同様に、これらの投影データ空間ｚフィルタ係数ＩＺ××、画像空間ｚフィルタ係数ＶＺ××は、あらかじめファントムや標準的な被検体の断層像を用いて調整しておくことで画質を最適に保つことができる。
【０１５９】
また、シネスキャンにおいても図２０の各撮影条件における投影データ空間ｚフィルタ係数と、画像空間ｚフィルタ係数のテーブルを定義できる。コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）の場合は、シネスキャンの場合と同様にｚ方向の端部のＸ線検出器列における断層像のアーチファクトが特に問題となるため、各撮影条件における投影データ空間ｚフィルタ係数と、画像空間ｚフィルタ係数のテーブルが重要となる。
【０１６０】
また、図２２には、可変ピッチヘリカルスキャンの場合の各撮影条件における投影データ空間ｚフィルタ係数と、画像空間ｚフィルタ係数のテーブルを示している。３次元画像再構成を用いれば、可変ピッチヘリカルスキャンにおいてもｚ方向のＸ線管電流制御と合わせてｚ方向に一様な画質の断層像が得られる。つまり、ｚ方向にほぼ一様なアーチファクト、スライス厚さ、ノイズなどの画質特性を持った断層像が得られるようにできる。この場合に、変化するヘリカルピッチごとに投影データ空間ｚフィルタおよび画像空間ｚフィルタの最適化が重要である。
【０１６１】
図２２の例においては、可変ピッチヘリカルスキャンまたはシャトルモード可変ピッチヘリカルスキャンにおける最大ヘリカルピッチのノイズ、アーチファクトなどの各画質特性の最適化を目標とした投影データ空間ｚフィルタ係数および画像空間ｚフィルタ係数の最適化を行っている。この場合には最大ヘリカルピッチの各々のフィルタ係数を定めるとともに、ヘリカルピッチは０から最大値まで変化するので、各ヘリカルピッチごとに投影データ空間ｚフィルタ係数と、画像空間ｚフィルタ係数を最適になるように定めている。または、各ヘリカルピッチをパラメータとした関数として投影データ空間ｚフィルタ係数と、画像空間ｚフィルタ係数を定めてもよい。
【０１６２】
なお、シャトルモード可変ピッチヘリカルスキャンとは図２３に示すように、あるｚ方向座標の範囲［ｚ０，ｚ１］の間を加速，減速しながら可変ピッチヘリカルスキャンを複数回繰り返すスキャンモードでパフュージョンの検査などに用いられる。
【０１６３】
これに対し、通常の可変ピッチヘリカルスキャンは図２４に示すように、あるｚ方向座標の範囲［ｚ０，ｚ１］の間を加速，減速してヘリカルピッチを変化させながらスキャンを行うスキャンモードである。
【０１６４】
または、これを発展させた形としてｚ方向座標の範囲［ｚ０，ｚ７］の間をテーブル速度ｖ１，ヘリカルピッチｐ１でｚ方向座標範囲［ｚ１，ｚ２］、テーブル速度ｖ２，ヘリカルピッチｐ２でｚ方向座標範囲［ｚ３，ｚ４］、テーブル速度ｖ３，ヘリカルピッチｐ３でｚ方向座標範囲［ｚ５，ｚ６］は一定速度でヘリカルスキャンし、ｚ方向座標範囲［ｚ０，ｚ１］は加速、ｚ方向座標範囲［ｚ２，ｚ３］は加速、ｚ方向座標範囲［ｚ４，ｚ５］は減速、ｚ方向座標範囲［ｚ６，ｚ７］は減速で可変ピッチヘリカルスキャンを行う場合もある。特に複数臓器、複数の検査対象領域をヘリカルスキャンで高速にスキャンしたい場合に有効である。
【０１６５】
上記のように、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００は、被検体の周囲を回転するように被検体へＸ線を照射し、その被検体を透過したＸ線を検出するスキャンを、走査ガントリ２０が実施することによって投影データを得る。ここでは、走査ガントリ２０は、被検体の周囲を回転し、被検体へＸ線を放射するＸ線管２１と、そのＸ線管２１から放射され、その被検体を透過したＸ線を検出する多列Ｘ線検出器２４とを含む。このＸ線管２１は、被検体の周囲を回転する回転方向に沿ったチャネル方向と、回転軸方向に沿った列方向ｚとに広がったコーン状のＸ線を、被検体へ放射する。そして、多列Ｘ線検出器２４は、そのＸ線管２１から放射され、その被検体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出器が、チャネル方向と列方向とにマトリクス状に配列されている。そして、Ｘ線ＣＴ装置１００においては、上記のように走査ガントリ２０がスキャンを実施することにより得られる投影データに基づいて、被検体のスライス画像を中央処理装置３が画像再構成する。ここでは、中央処理装置３は、スキャンによって得られた投影データに対して、列方向ｚにおける第１のＺフィルタ処理（「投影データ空間ｚ方向フィルタ」）を実施し、その第１のＺフィルタ処理が実施された投影データに基づいて、第１スライス厚に対応する第１スライス画像を、列方向ｚに複数並ぶように画像再構成する。その後、その第１スライス画像に対して、列方向Ｚにおける第２のＺフィルタ処理（「画像空間ｚ方向フィルタ」）を実施することにより、第１スライス厚より厚い第２スライス厚に対応する第２スライス画像を得る。つまり、中央処理装置３は、スキャンによって列方向ｚに対応して得られる投影データに対して、「投影データ空間ｚ方向フィルタ」を実施した後に、その「投影データｚ方向フィルタ」が実施された投影データに再構成関数を重畳し３次元逆投影することによって、薄いスライス厚の第１スライス画像を列方向に並ぶように複数画像再構成する。そして、その薄いスライス厚の複数の第１スライス画像に対して列方向（ｚ方向）フィルタを重畳する「画像空間ｚ方向フィルタ」を実施して、厚いスライス厚の第２スライス画像を再構成する。また、ここでは、中央処理装置は、撮影条件に応じて、第１のＺフィルタ処理におけるフィルタ係数と第２のＺフィルタ処理におけるフィルタ係数とを調整し、第１スライス画像と第２スライス画像のスライス厚を変えて再構成を実施する。このため、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００は、画像品質の向上と再構成演算の高速化とを両立することができる。
【０１６６】
すなわち、以上のＸ線ＣＴ装置１００によれば、多列Ｘ線検出器または、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を持ったＸ線ＣＴ装置のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンの多列Ｘ線検出器または、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元エリアＸ線検出器を持ったＸ線ＣＴ装置のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンまたはヘリカルスキャンにおいて、スライス厚制御を行った画像再構成時間と画質を最適化したＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【０１６７】
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
【０１６８】
たとえば、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、他の３次元画像再構成方法でもよい。
【０１６９】
また、本実施例では、各列ごとに係数の異なった列方向（ｚ方向）フィルタを重畳することにより、画質のばらつきを調整し、各列において均一なスライス厚、アーチファクト、ノイズの画質を実現しているが、これには様々なフィルタ係数が考えられるが、いずれも同様の効果を出すことができる。
【０１７０】
本実施例は、医用Ｘ線ＣＴ装置を元に書かれているが、産業用Ｘ線ＣＴ装置または他の装置と組合わせたＸ線ＣＴ−ＰＥＴ装置，Ｘ線ＣＴ−ＳＰＥＣＴ装置などで利用できる。
本実施例は、図１７で各々の場合の処理時間を並べたが、画像再構成手段により各々の処理時間は異なるため各々の画像再構成手段により、投影データ空間ｚフィルタ係数および画像空間ｚフィルタ係数の最適化は異なってくるが、同様の考え方で処理時間の最適化を行うことはできる。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。
【図２】図２は、Ｘ線発生装置（Ｘ線管）および多列Ｘ線検出器の回転を示す説明図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略動作を示すフロー図である。
【図４】図４は、前処理の詳細を示すフロー図である。
【図５】図５は、３次元画像再構成処理の詳細を示すフロー図である。
【図６】図６は、投影データ上においてｚ方向フィルタを重畳処理する方法と画像空間上におけるｚ方向フィルタ重畳処理する方法の長所、短所の比較を示す表である。
【図７】図７は、投影データｚ方向フィルタ重畳処理を示す図である。
【図８】図８は、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理を示す図である。
【図９】図９は、投影データｚ方向フィルタ幅の矛盾を示す図である。
【図１０】図１０は、矛盾のない画像空間ｚ方向フィルタを示す図である。
【図１１】図１１は、撮影の流れを示すフロー図である。
【図１２】図１２は、Ｘ線検出器列の位置に依存した画像空間ｚ方向フィルタ係数を示す図である。
【図１３】図１３においては、（ａ）が、各列のスライス厚の変化を示す図である。また、（ｂ）が列依存で調整した各列のスライス厚の変化を示す図である。
【図１４】図１４においては、（ａ）が各列の画像ノイズの変化を示す図である。また、（ｂ）が、列依存で調整した各列の画像ノイズの変化を示す図である。
【図１５】図１５は、可変ピッチヘリカルスキャンのヘリカルピッチの変化を示す図である。
【図１６】図１６は、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理のスライス感度分布を示す図である。
【図１７】図１７は、投影データ空間ｚフィルタ重畳処理と画像空間ｚフィルタ重畳処理の全体の画像再構成時間への影響を示す図である。
【図１８】図１８は、画質優先モードと処理時間優先モードを持った断層像撮影のフロー図である。
【図１９】図１９は、各撮影条件における投影データ空間ｚフィルタ係数と画像空間ｚフィルタ係数のテーブルを示す図である。
【図２０】図２０は、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）の各撮影条件における投影データ空間ｚフィルタ係数と画像空間ｚフィルタ係数のテーブルを示す図である。
【図２１】図２１は、ｚ方向に複数位置で撮影した場合のオーバーラップピッチを示す図である。
【図２２】図２２は、可変ピッチヘリカルスキャンの各撮影条件における投影データ空間ｚフィルタ係数と画像空間ｚフィルタ係数のテーブルを示す図である。
【図２３】図２３は、シャトルモード可変ピッチヘリカルスキャンの動作を示す図である。
【図２４】図２４は、可変ピッチヘリカルスキャンの動作を示す図である。
【符号の説明】
【０１７２】
１…操作コンソール
２…入力装置
３…中央処理装置
５…データ収集バッファ
６…モニタ
７…記憶装置
１０…撮影テーブル
１２…クレードル
１５…回転部
２０…走査ガントリ
２１…Ｘ線管
２２…Ｘ線コントローラ
２３…コリメータ
２４…多列Ｘ線検出器
２５…ＤＡＳ（データ収集装置）
２６…回転部コントローラ
２７…走査ガントリ傾斜コントローラ
２９…制御コントローラ
３０…スリップリング
ｄｐ…Ｘ線検出器面
Ｐ…再構成領域
ｐｐ…投影面
ＩＣ…回転中心（ＩＳＯ）
【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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【図２４】
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