(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数列のＸ線検出器を有する螺旋走査ＣＴ装置により被検体を螺旋走査し、得られた投影データ配列より断層写真像を作成する断層写真像作成方法であって、
加重関数のビュー方向の広がり量を設定し、前記螺旋走査により得られた各列の投影データ配列に、前記広がり量を基に算出されたビュー方向の積分値が一定である加重関数を所望のスライス位置に対応するように加重して、所望のスライス位置の加重投影データ配列を得ると共に、得られた加重投影データ配列を再構成することにより、断層写真像を作成することを特徴とする断層写真像作成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の断層写真像作成方法において、
所望のスライス厚の断層写真像が作成されるように前記広がり量を設定することを特徴とする断層写真像作成方法。
【請求項３】
複数列のＸ線検出器を有する螺旋走査ＣＴ装置により被検体を螺旋走査し、得られた投影データ配列より断層写真像を作成する断層写真像作成装置であって、
加重関数のビュー方向の広がり量を設定するパラメータ設定手段と、
前記パラメータ設定手段により設定された前記広がり量を基にビュー方向の積分値が一定である加重関数を算出する加重関数算出手段と、
前記Ｘ線検出器により検出された各列の投影データ配列に前記加重関数を所望のスライス位置に対応するように加重し所望のスライス位置の加重投影データ配列を算出する関数加重手段と、
前記加重投影データ配列を再構成することにより断層写真像を作成する断層写真像作成手段とを具備したことを特徴とする断層写真像作成装置。
【請求項４】
請求項３の断層写真像作成装置において、
前記パラメータ設定手段は、所望のスライス厚の断層写真像が作成されるように前記広がり量を設定することを特徴とする断層写真像作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数列のＸ線検出器を有する螺旋走査ＣＴ装置の螺旋走査により得られた投影データ配列から、より高画質の断層写真像を作成する断層写真像作成方法及び断層写真像作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来単一の検出器を有する螺旋走査ＣＴ装置による螺旋走査により得られた投影データから断層写真像を作成する場合、投影データに対して180度対向補間法や、360度補間法などにより形状やサイズが不変で、かつヘリカルピッチによっても変化しない加重関数を加重して加重投影データを得、得られた加重投影データを再構成することにより断層写真像を作成している。
【０００３】
また複数列の検出器を有する螺旋走査ＣＴ装置による螺旋走査により得られた投影データ配列から断層写真像を作成する方法としては、例えば特開平８−２６３６３８号公報に記載された断層写真像作成方法が知られている。
前記公報の断層写真像作成方法は、螺旋走査ＣＴ装置による螺旋走査で得られた投影データ配列から断層写真像を作成する際、投影データ配列に対して、各々列に応じて対向関係にあるデータ（対向データ補間）を含み、かつヘリカルピッチに依存したサイズ不変の加重関数を加重して加重投影データ配列を得、得られた加重投影データ配列を再構成することにより断層写真像を作成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記公報に記載の断層写真像作成方法では、各検出器により得られた投影データ配列に加重関数を加重することにより得られた加重投影データ配列は、相互に連続性が低いため、各加重投影データ配列の端部でアーチファクトが発生すると共に、ヘリカルピッチに画質が大きく依存しているため、ごく限られたヘリカルピッチでしか高画質の断層写真像が得られないなどの問題がある。
【０００５】
また螺旋走査時のスライス厚は、撮影条件により決定されてしまうため、投影データを再構成して断層写真像を作成する段階では、スライス厚を変更できないなどの問題もある。
【０００６】
かかる問題点を解決する方法として、例えば米国特許第５３０１１０８号公報で、Ｚ  Ｆｉｌｔｅｒによる断層写真像作成方法が提案されているが、この方法では処理工程数が増加するため、処理に時間がかかって作業能率が悪いなどの問題がある。
【０００７】
本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされたもので、投影データ配列の端部でアーチファクトが発生することがなく、かつ処理速度を低下させずに高画質の断層写真像が得られるようにした、断層写真像作成方法及び断層写真像作成装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の断層写真像作成方法は、複数列のＸ線検出器を有する螺旋走査ＣＴ装置により被検体を螺旋走査し、得られた投影データ配列より断層写真像を作成する断層写真像作成方法であって、前記螺旋走査により得られた投影データ配列に、予め設定された条件を基に算出された任意なスライス厚の断層写真像を作成できる形状可変可能な加重関数を加重して、加重投影データ配列を得ると共に、得られた加重投影データ配列を再構成することにより、断層写真像を作成するようにしたものである。
【０００９】
前記方法により、加重関数のビュー方向の広がり量を、加重関数の形状を変化させることにより可変することができるため、ヘリカルピッチに依存することなく補正が可能になると共に、加重関数のビュー方向の幅を可変することにより、隣接する投影データ配列同士が互いに誤差を補正し合うため、加重投影データ配列の端部に発生するアーチファクトを解消することができ、これによって高画質の断層写真像が容易に得られるようになる。
【００１０】
また加重関数のビュー方向の幅を可変することにより、作成される断層写真像のスライス厚を断層写真像作成段階でも変更することができるようになると共に、従来のＺ  Ｆｉｌｔｅｒによる断層写真像作成方法に比べて工程数が増加することがないため、処理に時間がかかって作業能率が悪いなどの問題点も解消することができる。
【００１１】
前記目的を達成するため本発明の断層写真像装置は、複数列のＸ線検出器を有する螺旋走査ＣＴ装置により被検体を螺旋走査し、得られた投影データ配列より断層写真像を作成する断層写真像作成装置であって、加重関数用パラメータ及び撮影用パラメータを設定するパラメータ設定手段と、前記パラメータ設定手段により設定されたパラメータを基に任意なスライス厚の断層写真像を作成できる形状可変可能な加重関数を算出する加重関数算出手段と、前記Ｘ線検出器により検出された投影データ配列に前記加重関数を加重する関数加重手段と、前記関数加重手段により加重された加重投影データ配列を再構成することにより断層写真像を作成する断層写真像作成手段とより構成したものである。
【００１２】
前記構成により、加重関数のビュー方向の広がり量により、加重関数の形状を可変することができるため、ヘリカルピッチに依存することなく補正が可能になると共に、隣接する投影データ配列同士が互いに誤差を補正し合うため、連続性の高い加重を容易に実現できる上、加重投影データ配列の端部に発生するアーチファクトを解消することができ、これによって高画質の断層写真像が容易に得られるようになる。
【００１３】
また加重関数のビュー方向の幅を可変することにより、作成される断層写真像のスライス厚を断層写真像作成段階でも変更することができるようになると共に、従来のＺ  Ｆｉｌｔｅｒによる断層写真像作成方法に比べて工程数が増加することがないため、処理に時間がかかって作業能率が悪いなどの問題点も解消することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳述する。
図１及び図２は断層写真像作成装置の構成図で、装置全体を統括するホストコンピュータ１と、Ｘ線を発生させるＸ線発生装置２と、Ｘ線発生装置２より発生されたＸ線を検出するＸ線検出器３と、回転自在な回転盤４ａにより被検体９を連続的に螺旋走査するＸ線ＣＴ装置４と、前処理や画像再構成処理及び各種の解析処理などを行う画像処理装置５と、Ｘ線発生装置２に高電圧を供給する高電圧発生装置６と、被検体９を載せる患者テーブル７及び画像処理装置５が作成した断層写真像を表示する表示装置８とにより構成されている。
【００１５】
図２は前記Ｘ線ＣＴ装置４の詳細図を示すもので、回転自在な回転盤４ａに、被検体９に向けてＸ線を照射するＸ線発生装置２と、複数列、例えば４列の平面センサよりなるＸ線検出器３が、被検体９を挟んで対向するよう設置されていて、回転盤４ａの回転中心とほぼ合致するＺ軸方向へ移動される被検体９に向けてＸ線発生器２よりＸ線を照射しながら回転盤４ａを回転させることにより、被検体９をＸ線で螺旋走査できるように構成されている。
【００１６】
また被検体９を透過したＸ線は、Ｘ線検出器３により検出されて、図３に示すような４列の投影データ配列として画像処理装置５へ送られ、画像処理装置５により画像処理されるようになっている。
図３は前記断層写真像作成装置を使用して断層写真像を作成する断層写真像作成方法の概要を示すもので、加重関数広がり量を任意に設定して、設定加重関数広がり量に対応した加重関数を作成すると共に、得られた４列の投影データ配列の各々に対して、作成した加重関数を所望のスライス位置範囲に対応する位相に加重して、加重投影データ配列を得るようになっている。
【００１７】
そして得られた加重投影データ配列の各列において、他列と重複している部分は正規化を行い、対応する位相同士は加算すると共に、ビュー方向において再構成位置を中心に２πのサイズからはみ出た領域は、２π前後する対応するビュー位置へ加算することににより再構成用投影データとし、得られた再構成用投影データを再構成することにより、断層写真像を得ている。
【００１８】
また図４の（イ）及び（ロ）は、投影データ配列に加重する加重関数の説明図で、加重関数は加重関数広がり量の設定値により異なった形状となる関数であり、加重関数広がり量は断層写真像を作成する際に、ホストコンピュータ１において任意に設定することができるようになっている。
加重関数は設定加重関数広がり量に対応するビュー方向サイズを持ち、加重関数の積分値が変化しないような関数であり、積分値を一定にするのはエネルギー量を一定に保つためである（エネルギー保存の法則）。
【００１９】
もしここで積分値を変化するのであれば、ＣＴ値も実際の値から変化することになり、本発明における加重関数の一例では、加重係数がビュー方向に線形的に変化する場合には、加重関数広がり量が０のとき方形状の関数となり、０から１までのとき、つまり、隣接するビューとのみ加重関数が重なりをもつときは、図４の（イ）に示すように台形状の関数となり、また、１以上となるときには、図４の（ロ）に示すように三角形状の関数となる。
以下にビュー方向に線形的に加重係数が変化する加重関数の一例を示す。
ヘリカルピッチｐが整数の場合、投影データ列数ｎ、Ｘ線検出器３のＺ軸間隔ｄ、患者テーブル送り速度ｓ、加重関数のビュー方向広がり量をＰｖｉｅｗ、各投影データ配列の列番号をａ（ここで、ａは１，２，３,,,ｎ）とすると、前記加重関数は、Ｗａ（β，α）（ここで、ａは１，２，３,,,ｎ）として表すと、
【００２０】
【数１】
0004538142.tif 000002
【００２１】
ｎ＝ｐであれば、
Ａａ＝１．０  ［ａ＝１，２，３,,,ｎ］
である加重関数であり、ここでヘリカルピッチが小数値である場合には、加重関数はヘリカルピッチが整数である場合の加重関数において重複するビューを正規化した関数で表される。
なお前記加重関数は、加重係数をビュー方向に線形的に変化されているが、これに限定されず、３ｘ2−２ｘ3といった関数の２極値間の点対称的な変化を利用し非線形に変化させてもよく、この場合は以下の一例に示すような加重関数となる。
【００２２】
【数２】
0004538142.tif 000003
【００２３】
また、線形的に変化させるときと同様に、ヘリカルピッチが小数値である場合には、加重関数はヘリカルピッチが整数である場合の加重関数において重複するビューを正規化した関数で表される。
【００２４】
一方図５の（イ）ないし（ハ）は投影データ配列に加重関数を加重する位置（位相）を示す説明図で、加重関数は、各列の投影データにおいて、再構成Ｚ位置が加重関数の中心位置となるような範囲に加重しており、前記加重関数においてはビューがβ＝０の位置を再構成Ｚ位置となるように加重している。
【００２５】
次に前記断層写真像作成装置を使用して断層写真像を作成する手順を図６に示すフローチャートを参照して説明する。
被検体９の断層写真像を作成するに当っては、まずステップ１で、ホストコンピュータ１の図示しない入力手段から、撮影用パラメータと加重関数の形状を決定するパラメータ及びビュー方向広がり量Ｐｖｉｅｗを入力すると、これらのパラメータはホストコンピュータ１のメモリに格納される。
次にステップ２でホストコンピュータ１のメモリに格納された加重関数用パラメータが読み出されると共に、ステップ３では、ステップ２で読み出されたパラメータを基に加重関数が算出される。
【００２６】
一方ステップ４では、ホストコンピュータ１のメモリに格納されている撮影用パラメータが読み出されてＸ線ＣＴ装置４へ送られると、ステップ５でＸ線ＣＴ装置４の回転盤４ａが回転を開始して、回転盤４ａの回転中心軸と合致するＺ軸方向へ移動される被検体９を螺旋走査し、Ｘ線検出器３で検出された４列投影データ配列が画像処理装置５へ送られる。
画像処理装置５は、Ｘ線検出器３より入力された４列の投影データ配列に、ステップ３で算出された加重関数を加重して、加重投影データ配列を得る（ステップ６）。
【００２７】
その後ステップ７へ進んで、ステップ６で得られた加重投影データ配列をステップ７でバックプロジェクション（Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）することにより断層写真像を作成するもので、得られた断層写真像はステップ８で表示装置８に表示される。
【００２８】
なお前記フローチャートのステップ３で加重関数を算出する際、加重関数用パラメータを、加重関数形状が所望のスライス厚及び任意に補正できるように調整するが、より薄いスライス厚（高体軸分解能）でアーチファクトの発生が効果的に解消できる加重関数が作成されるように調整を行うことが望ましい。
【００２９】
また前記実施の形態では、４列の検出器から４列の投影データを得、これに単純な線形関数を加重関数の中心対称に組み合わせた加重関数を加重することで、加重投影データ配列を得ているが、これに限定されず、２以上の列で構成される多列検出器または平面検出器から、２以上の投影データ配列を得、非線形関数を非中心対称に組み合わせたものを加重関数として加重することにより加重投影データ配列を得てもよく、またヘリカルピッチも３や４に限定されるものではなく、投影データ配列より小さい値であれば、１．５や２．５などといった小数値でもよい。
【００３０】
さらに加重関数を用いた螺旋補正方法では、投影データ配列から断層写真を作成する際、各投影データ配列を投影角度毎に均一に使用するためと、加重関数の均一性を保持するため、実データと対向データの加重関数の和を一定にする必要があるが、本発明の実施の形態では、加重関数により補正された後の加重投影データの均一性が保たれるようにするため、加重関数がビュー方向に傾斜する位相においては、近接する別の投影データに逆向きに傾斜する加重関数を加重することで均一性を維持している。
【００３１】
また前記実施の形態では、加重関数のサイズ、形状を決定するパラメータにＰｖｉｅｗのみを用いて簡易的に加重関数を変化させているが、これに限定されず、複数のＰｖｉｅｗパラメータを用いることにより、より多次元に変化をさせても構わないことは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、加重関数のビュー方向の広がり量により、加重関数の形状を可変することができるため、ヘリカルピッチに依存することなく補正が可能になると共に、隣接する投影データ配列同士が互いに誤差を補正し合うため、連続性の高い加重を容易に実現できる上、投影データ配列の端部に発生するアーチファクトを解消することができ、これによって高画質の断層写真像が容易に得られるようになる。
【００３３】
また加重関数のビュー方向の幅を可変することにより、作成される断層写真像のスライス厚を断層写真像作成段階でも変更することができるようになると共に、従来のＺ  Ｆｉｌｔｅｒによる断層写真像作成方法に比べて工程数が増加することがないため、処理に時間がかかって作業能率が悪いなどの問題点も解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になる断層写真像作成装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態になる断層写真像作成装置の螺旋走査ＣＴ装置を示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態になる断層写真像作成方法を示す説明図である。
【図４】（イ）及び（ロ）は本発明の実施の形態になる断層写真像作成方法に使用する加重関数の説明図である。
【図５】（イ）ないし（ハ）は本発明の実施の形態になる断層写真像作成方法により断層写真像を作成する際に加重する加重関数の加重位置を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態になる断層写真像作成方法の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ホストコンピュータ
２  Ｘ線発生装置
３  Ｘ線検出器
４  螺旋走査ＣＴ装置
５  画像処理装置
６  高電圧発生装置
７  患者テーブル
８  表示装置
９  被検体
【図１】
0004538142.tif 000004
【図２】
0004538142.tif 000005
【図３】
0004538142.tif 000006
【図４】
0004538142.tif 000007
【図５】
0004538142.tif 000008
【図６】
0004538142.tif 000009