(57)【要約】【課題】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または可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンの画質改善を実現する。【解決手段】例えばディスタンス・ドリブン（Distance Driven）逆投影という誤差の少ない加重加算方法を用いたX線CT画像再構成方法の逆投影処理において、検出器形状により、処理計算の複雑さが異なるが、X線CTスキャナの投影データを連続値線分座標形式に変換することで逆投影処理は、円弧形状検出器でも、直線形状検出器でも、平面形状検出器でも柔軟に対応できる。また連続値線分座標形式の投影データであれば、検出器の大きさ(X線ビーム幅)や再構成平面の画素の大きさを考慮して逆投影を行うことが簡単に行え、画質改善を実現できる。【選択図】図25
2007159878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
X線発生装置と、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、
とからなるX線CT装置において、
再構成関数を重畳された投影データを連続値線分座標形式投影データに変換を行い、連続値線分座標形式投影データをX線ビーム幅と再構成平面の画素の大きさを考慮して逆投影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。
【請求項２】
X線発生装置と、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、
とからなるX線CT装置において、
前処理された投影データを連続値線分座標形式投影データに変換を行い、連続値線分座標形式の投影データに再構成関数を重畳した後、再構成関数を重畳された連続値線分座標形式の投影データを逆投影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。
【請求項３】
X線発生装置と、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、
とからなるX線CT装置において、
前処理されたファンビーム状の投影データを平行ビーム状の投影データに変換するファンパラ変換を行い、ファンパラ変換された投影データに再構成関数を重畳して、再構成関数を重畳された投影データに対して連続値線分座標形式投影データに変換を行い、連続値線分座標形式投影データをX線ビーム幅と再構成平面の画素の大きさを考慮して逆投影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。
【請求項４】
X線発生装置と、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、
とからなるX線CT装置において、
前処理された投影データを連続値線分座標形式投影データに変換を行い、連続値線分座標形式のファンビーム状投影データを、平行ビーム状の連続値線分座標形式投影データに変換を行い、ファンパラ変換された連続値線分座標形式の投影データに再構成関数を重畳した後、再構成関数を重畳された連続値線分座標形式の投影データを逆投影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。
【請求項５】
X線発生装置と、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、
とからなるX線CT装置において、
前処理されたファンビーム状の投影データを平行ビーム状の投影データに変換するファンパラ変換を行い、ファンパラ変換された平行ビーム投影データに対向するビュー方向の平行ビーム投影データをインターリーブし、インターリーブされた投影データに再構成関数を重畳した後、再構成関数を重畳された投影データを連続値線分座標形式投影データに変換し、連続値線分座標形式投影データをX線ビーム幅と再構成平面の画素の大きさを考慮して逆投影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。
【請求項６】
X線発生装置と、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、
とからなるX線CT装置において、
前処理された投影データを連続値線分座標形式投影データに変換を行い、連続値線分座標形式のファンビーム状投影データを、平行ビーム状の連続値線分座標形式投影データに変換を行い、ファンパラ変換された連続値線分座標形式の平行ビーム投影データに対向するビュー方向の平行ビーム投影データをインターリーブし、インターリーブされた連続値線分座標形式の投影データに再構成関数を重畳した後、再構成関数を重畳された連続値線分座標形式の投影データを逆投影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。
【請求項７】
請求項1から請求項6までのいずれかのX線CT装置において、
X線検出器は1列の円弧状または1列の直線状X線検出器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。
【請求項８】
請求項1から請求項6までのいずれかのX線CT装置において、
X線検出器は多列の円弧状または多列の直線状X線検出器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。
【請求項９】
請求項1から請求項8までのいずれかのX線CT装置において、
X線検出器は平面状のX線検出器または平面状X線検出器を複数枚組合わせたX線検出器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。
【請求項１０】
請求項1から請求項9までのいずれかのX線CT装置において、
連続値線分座標形式には検出器データ値と、チャネル始点・終点、またはある軸に投影された座標始点・終点、または検出器角度始点・終点の情報を含む画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。
【請求項１１】
請求項10のX線CT装置において、
連続値線分座標形式に更に検出器チャネル傾き角度の情報を含む画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。
【請求項１２】
請求項1から請求項11までのいずれかのX線CT装置において、
逆投影処理には3次元逆投影処理を用いる画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。
【請求項１３】
請求項1から請求項12までのいずれかのX線CT装置において、
実際のX線焦点、検出器チャネルの大きさを考慮して逆投影処理を行う画像再構成手段
を持つことを特徴とするX線CT装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、X線CT（Computed Tomography）装置または産業用X線CT装置におけるX線CT画像再構成方法、および核医学装置(PET，SPECT)における画像再構成方法に関する。
または、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、X線CT（Computed Tomography）撮影方法、および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または可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンの画像再構成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、X線CT装置の画像再構成方法においては、ピクセル・ドリブン（pixel driven）による逆投影方法や、レイ・ドリブン（ray driven）による逆投影方法があったが、ピクセル・ドリブン逆投影方法は逆投影処理ではアーチファクトが少なく、投影処理ではノイズが多い、逆にレイ・ドリブン逆投影方法は投影処理ではノイズが少なく、逆投影処理ではアーチファクトが多いという相補関係にあった。
【０００３】
ピクセル・ドリブンの加重加算方法を図17に、レイ・ドリブンの加重加算方法を図19に示す。
図17においては、y1〜y6は断層像上の各画素を示しており、x1〜x4はX線検出器の各検出器チャネルデータを示している。
【０００４】
なお、本図では、わかりやすいようにX線検出器は1列、つまり1次元としている。ピクセル・ドリブンによる逆投影方法においては、図18に示すように、断層像の各画素を走査しながらX線検出器によるX線投影データを抽出する。つまり、X線焦点と断層像の各画素の延長線上にあるX線投影データを選択して、断層像のその画素にX線投影データを加算または加重加算する。平行ビームによるX線投影データでは加算になり、ファンビームによるX線投影データでは加重加算になる。
【０００５】
これを図17で示すと、今、断層像上のある画素y3を逆投影する場合、X線焦点と画素y3の延長線がX線検出器のX線投影データx2とx3の間のw1：w2の地点に落ちたとする。
この時に、下記の（数式a1）のようにして、断層像上のある画素y3は逆投影される。ただし、ここではファンビームの加重係数は考慮していない。
【０００６】
【数１】
2007159878.tif 000003
【０００７】
この場合に、断層像の画素yiの大きさがX線検出器の各チャネルxiよりも大きさが大きい場合には、逆投影された画素yiのノイズが多くなる。ただし、iは自然数とする。
なお、上記の逆投影は1ビュー分の逆投影を示しており、1枚の断層像の画像再構成には、180度＋ファン角分または360度分のビュー分だけ逆投影を繰り返す必要がある。
【０００８】
図19においては、y1〜y6は断層像上の各画素を示しており、x1〜x4はX線検出器の各検出器チャネルデータを示している。
なお、本図では、わかりやすいようにX線検出器は1列、つまり1次元としている。レイ・ドリブンによる逆投影方法においては、図20に示すように、X線検出器の各チャネルのデータを走査しながら、X線焦点と各X線検出器を結ぶ線上にある断層像のすべての画素にX線投影データを加算または加重加算する。
【０００９】
平行ビームによるX線投影データでは加算になり、ファンビームによるX線投影データでは加重加算になる。
これを図19で示すと、今X線検出器のX線投影データx1，x2，x3，x4と走査して行った場合に、その各X線投影データとX線焦点を結ぶ各線上にあるy1，y2，y3，y4，y5，y6の断層像の各画素は、以下の（数式a2），（数式a3），（数式a4）のように、断層像のある画素y2，y3，y4に逆投影する。ただし、ここではファンビームの加重係数は考慮していない。
【００１０】
【数２】
2007159878.tif 000004
【００１１】
この場合に、断層像の画素yiの大きさがX線検出器の各チャネルxiよりも大きさが大きい場合は、逆投影処理ではノイズは少なく精度よく逆投影が行える。
これに対し、断層像の画素yiの大きさがX線検出器の各チャネルxiよりも大きさが小さい場合は、逆投影処理ではノイズは大きくなり精度よく逆投影は行えない。
【００１２】
なお、上記の逆投影は1ビュー分の逆投影を示しており、1枚の断層像の画像再構成には、180度＋ファン角分または360度分のビュー分だけ逆投影を繰り返す必要がある。
ピクセル・ドリブンの短所である投影処理でノイズが多い点を、レイ・ドリブンの長所である投影処理でノイズが少ない点で、補うように考え出されたのがディスタンス・ドリブン（distance driven）による逆投影処理である。
【００１３】
ディスタンス・ドリブンの加重加算方法を図21に示す。また、参考文献を以下の文献1に示す。
しかし、このディスタンス・ドリブンによる逆投影処理では、図21では1次元で考えているので簡単であるが、実際のX線CT装置ではX線検出器が円弧状であったり、平面状の検出器を複数枚接続した形状である場合などは、図21で示す1次元の場合ほど簡単ではなかった。
【非特許文献１】ビー  デ  マン  アンド  エス  バスー(B De Man and S Basu)、ディスタンスドリブン  プロジェクション  アンド  バックプロジェクション (Distance-driven projection and back  projection)、「２００２  アイイーイーイー  メディカル  イメージング  コンファレンス(2002 IEEE Medical Imaging Conference)」、2002年11月10-16日、ヴァージニア州ノーフォーク
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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X線エリア検出器を持った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または可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンの画像再構成において、検出器形状が複雑であっても逆投影処理において良好な画質でアーチファクトを少なく画像再構成の逆投影処理を行えるX線CT装置、およびその画像再構成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
例えばディスタンス・ドリブン（Distance Driven）逆投影という誤差の少ない加重加算方法を用いたX線CT画像再構成方法の逆投影処理において、検出器形状が円弧状か直線状かにより、処理計算の複雑さが異なってくる。X線CTスキャナの投影データを連続値線分座標形式に変換することで逆投影処理は、円弧形状検出器でも、直線形状検出器でも、平面形状検出器でも柔軟に簡単に行える。また連続値線分座標形式の投影データであれば、検出器の大きさ(X線ビーム幅)や再構成平面の画素の大きさを考慮して逆投影を行うということが簡単に行える。
【００１６】
このように連続値線分座標形式にした投影データであれば、検出器形状によらずにディスタンス・ドリブンの考えに基づいた逆投影処理にもアーチファクトが少なく、投影処理にもノイズの少ない処理が実現できる。
【００１７】
第1の観点では、本発明は、X線発生装置と、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、とからなるX線CT装置において、再構成関数を重畳された投影データを連続値線分座標形式投影データに変換を行い、連続値線分座標形式投影データをX線ビーム幅と再構成平面の画素の大きさを考慮して逆投影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。
【００１８】
上記第1の観点におけるX線CT装置では、再構成関数を重畳された投影データを連続値線分座標形式にするため、投影データを再構成平面の画素、または再構成平面の一部、または再構成平面に逆投影しやすい直線の上に投影する。つまりアフィン変換（1次変換）するのは、連続値線分の始点座標と連続値線分の終点座標の座標変換だけなので簡単にでき、投影データは補間も行わないのでデータ精度を失わないで処理できる。
【００１９】
第2の観点では、本発明は、X線発生装置と、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、とからなるX線CT装置において、前処理された投影データを連続値線分座標形式投影データに変換を行い、連続値線分座標形式の投影データに再構成関数を重畳した後、再構成関数を重畳された連続値線分座標形式の投影データを逆投影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。
【００２０】
上記第2の観点におけるX線CT装置では、前処理された投影データを連続値線分座標形式にするため、投影データを再構成平面の画素、または再構成平面の一部、または再構成平面に逆投影しやすい直線の上に投影する。つまりアフィン変換（1次変換）するのは、連続値線分の始点座標と連続値線分の終点座標の座標変換だけなので簡単にでき、投影データは補間も行わないのでデータ精度を失わないで処理できる。
【００２１】
第3の観点では、本発明は、X線発生装置と、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、とからなるX線CT装置において、前処理されたファンビーム状の投影データを平行ビーム状の投影データに変換するファンパラ変換を行い、ファンパラ変換された投影データに再構成関数を重畳して、再構成関数を重畳された投影データに対して連続値線分座標形式投影データに変換を行い、連続値線分座標形式投影データをX線ビーム幅と再構成平面の画素の大きさを考慮して逆投影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。
【００２２】
上記第3の観点におけるX線CT装置では、ファンパラ処理された後に再構成関数を重畳された投影データを連続値線分座標形式にするため、投影データを再構成平面の画素、または再構成平面の一部、または再構成平面に逆投影しやすい直線の上に投影する。つまりアフィン変換（1次変換）するのは、連続値線分の始点座標と連続値線分の終点座標の座標変換だけなので簡単にでき、投影データは補間も行わないのでデータ精度を失わないで処理できる。
【００２３】
第4の観点では、本発明は、X線発生装置と、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、とからなるX線CT装置において、前処理された投影データを連続値線分座標形式投影データに変換を行い、連続値線分座標形式のファンビーム状投影データを、平行ビーム状の連続値線分座標形式投影データに変換を行い、ファンパラ変換された連続値線分座標形式の投影データに再構成関数を重畳した後、再構成関数を重畳された連続値線分座標形式の投影データを逆投影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。
【００２４】
上記第4の観点におけるX線CT装置では、連続値線分座標形式に投影データを変換された後にファンパラ変換を行なうために、平行ビームの各々のX線ビーム幅の違いを考慮して再構成関数重畳、逆投影処理が行なえる。
【００２５】
第5の観点では、本発明は、X線発生装置と、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、とからなるX線CT装置において、前処理されたファンビーム状の投影データを平行ビーム状の投影データに変換するファンパラ変換を行い、ファンパラ変換された平行ビーム投影データに対向するビュー方向の平行ビーム投影データをインターリーブし、インターリーブされた投影データに再構成関数を重畳した後、再構成関数を重畳された投影データを連続値線分座標形式投影データに変換し、連続値線分座標形式投影データをX線ビーム幅と再構成平面の画素の大きさを考慮して逆投影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。
【００２６】
上記第5の観点におけるX線CT装置では、インターリーブ処理後も各々のX線ビームの幅を考慮した逆投影処理を行なうことができ、ノイズの改善が行なえる。
第6の観点では、本発明は、X線発生装置と、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、とからなるX線CT装置において、前処理された投影データを連続値線分座標形式投影データに変換を行い、連続値線分座標形式のファンビーム状投影データを、平行ビーム状の連続値線分座標形式投影データに変換を行い、ファンパラ変換された連続値線分座標形式の平行ビーム投影データに対向するビュー方向の平行ビーム投影データをインターリーブし、インターリーブされた連続値線分座標形式の投影データに再構成関数を重畳した後、再構成関数を重畳された連続値線分座標形式の投影データを逆投影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。
【００２７】
上記第6の観点におけるX線CT装置では、インターリーブ処理後も各々のX線ビームの幅を考慮した再構成関数重畳処理、逆投影処理を行なうことができ、ノイズの改善が行なえる。
【００２８】
第7の観点では、本発明は、第1から第6までのいずれかのX線CT装置において、
X線検出器は1列の円弧状または1列の直線状X線検出器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。
【００２９】
上記第7の観点におけるX線CT装置では、円弧状または直線状のX線検出器であっても、各検出器チャネルの位置、長さX線焦点からの距離、角度を考慮して投影データを連続値線分座標形式にするため、投影データを再構成平面の画素、または再構成平面の一部、または再構成平面に逆投影しやすい直線の上に投影する。つまりアフィン変換（1次変換）するのは、連続値線分の始点座標と連続値線分の終点座標の座標変換だけなので簡単にでき、投影データは補間も行わないのでデータ精度を失わないで処理できる。
【００３０】
第8の観点では、本発明は、第1から第6までのいずれかのX線CT装置において、
X線検出器は多列の円弧状または多列の直線状X線検出器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8の観点におけるX線CT装置では、多列のX線検出器であっても、各列の投影データを連続値線分座標形式にするため、投影データを再構成平面の画素、または再構成平面の一部、または再構成平面に逆投影しやすい直線の上に投影する。つまりアフィン変換（1次変換）するのは、連続値線分の始点座標と連続値線分の終点座標の座標変換だけなので簡単にでき、投影データは補間も行わないのでデータ精度を失わないで処理できる。
【００３２】
第9の観点では、本発明は、第1から第8までのいずれかの観点のX線CT装置において、X線検出器は平面状のX線検出器または平面状X線検出器を複数枚組合わせたX線検出器である画像再構成手段を持つことを特徴とするX線CT装置する。
【００３３】
上記第9の観点におけるX線CT装置では、平面状のX線検出器であっても、各検出器モジュールの投影データを連続値線分座標形式にするため、投影データを再構成平面の画素、または再構成平面の一部、または再構成平面に逆投影しやすい直線の上に投影する。つまりアフィン変換（1次変換）するのは、連続値線分の始点座標と連続値線分の終点座標の座標変換だけなので簡単にでき、投影データは補間も行わないのでデータ精度を失わないで処理できる。
【００３４】
第10の観点では、本発明は、第1から第9までのいずれかのX線CT装置において、
連続値線分座標形式には検出器データ値と、チャネル始点・終点、またはある軸に投影された座標始点・終点、または検出器角度始点・終点の情報を含む画像再構成手段
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10の観点におけるX線CT装置では、連続値線分座標形式の中にチャネルの始点・終点、または検出器角度始点・終点を入れてあるので、各X線ビームの幅を考慮することができる。
【００３６】
第11の観点では、本発明は、第10のX線CT装置において、連続値線分座標形式に更に検出器チャネル傾き角度の情報を含む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11の観点におけるX線CT装置では、連続値線分座標形式の中に各検出器チャネルの位置、長さ、X線焦点からの距離、角度を入れてあるため、特に円弧形状のように各チャネルの角度が変化している時にその変化を考慮することができる。また、ファンビーム再構成の場合は距離係数を考慮して再構成処理ができる。
【００３８】
第12の観点では、本発明は、第1から第11までのいずれかのX線CT装置において、逆投影処理には3次元逆投影処理を用い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12の観点におけるX線CT装置では、3次元逆投影処理でも、この連続値線分座標形式の投影データを用いて3次元逆投影が行え、3次元逆投影による画質の改善が実現できる。
【００４０】
第13の観点では、本発明は、第1から第12までのいずれかのX線CT装置において、実際のX線焦点、検出器チャネルの大きさを考慮して逆投影処理を行う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13の観点におけるX線CT装置では、連続値線分座標形式の投影データに検出器チャネル、X線ビーム幅の考慮が行なえるため実際のX線焦点、検出器チャネルの大きさを考慮して逆投影処理が行え、現実のデータ収集系通りの画像再構成が行えて、画質の改善ができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の効果としては、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または可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンの画像再構成において、検出器形状が複雑であっても逆投影処理において良好な画質でアーチファクトを少なく画像再構成の逆投影処理を行えるX線CT装置、およびその画像再構成方法を提供する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
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】
【００４４】
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。
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。
【００４５】
撮影条件の入力はこの入力装置2から入力され、記憶装置7に記憶される。図16に撮影条件入力画面の例を示す。
撮影テーブル装置10は、被検体を乗せて走査ガントリ20の開口部に出し入れするクレードル12を具備している。クレードル12はテーブル装置10に内蔵するモータで昇降およびテーブル直線移動される。
【００４６】
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、ビーム形成X線フィルタ28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。ビーム形成X線フィルタ28は撮影中心である回転中心に向かうX線の方向にはフィルタの厚さが最も薄く、周辺部に行くに従いフィルタの厚さが増し、X線をより吸収できるようになっているX線フィルタである。このため、円形または楕円形に近い断面形状の被検体の体表面の被曝を少なくできるようになっている。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。
【００４７】
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およびクレードル進行方向を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。
【００４８】
図2および図3は、X線管21と多列X線検出器24の幾何学的配置をxy平面またはyz平面から見た説明図である。
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。
【００４９】
多列X線検出器24は、z方向に例えば256列のX線検出器列を有する。また、各X線検出器列はチャネル方向に例えば1024チャネルのX線検出器チャネルを有する。
図2では、X線管21のX線焦点を出たX線ビームがビーム形成X線フィルタ28により、再構成領域Pの中心ではより多くのX線が、再構成領域Pの周辺部ではより少ないX線が照射されるようにX線線量を空間的に制御した後に、再構成領域Pの内部に存在する被検体にX線が吸収され、透過したX線が多列X線検出器24でX線検出器データとして収集される。
【００５０】
図3では、X線管21のX線焦点を出たX線ビームはX線コリメータ23により断層像のスライス厚方向に制御されて、つまり、回転中心軸ICにおいてX線ビーム幅がDとなるように制御されて、回転中心軸IC近辺に存在する被検体にX線が吸収され、透過したX線は多列X線検出器24でX線検出器データとして収集される。
【００５１】
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。
【００５２】
図4は本実施例のX線CT装置の動作の概要を示すフロー図である。
ステップP1では、被検体をクレードル12に乗せ、位置合わせを行う。クレードル12の上に乗せられた被検体は各部位の基準点に走査ガントリ20のスライスライト中心位置を合わせる。
【００５３】
ステップP2では、スカウト像収集を行う。スカウト像は通常0度，90度で撮影するが部位によっては例えば頭部のように、90度スカウト像のみの場合もある。スカウト像撮影の詳細については後述する。
【００５４】
ステップP3では、撮影条件設定を行う。通常撮影条件はスカウト像上に撮影する断層像の位置、大きさを表示しながら撮影を行う。この場合に、ヘリカルスキャンまたは可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンまた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1回分の全体としてのX線線量情報の表示を行う。また、シネスキャンにおいては、回転数または時間を入れるとその関心領域における入力された回転数分、または入力された時間分のX線線量情報が表示される。
【００５５】
ステップP4では、断層像撮影を行う。断層像撮影の詳細については後述する。
図5（a），（b）は、X線CT装置100の動作の概略を示すフロー図である。
実施例1を図5（a）で説明すると、ステップS1においては、ヘリカルスキャンの場合は、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をテーブル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。ヘリカルスキャンにおいては、一定速度の範囲のデータ収集を行う。
【００５６】
また、可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンにおいては、一定速度の範囲のデータ収集に加えて、加速時、減速時においてもデータ収集を行うものとする。
【００５７】
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。
【００５８】
また、スカウト像撮影では、X線管21と多列X線検出器24とを固定させ、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うものとする。
【００５９】
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6のようにステップS21オフセット補正，ステップS22対数変換，ステップS23Ｘ線線量補正，ステップS24感度補正からなる。
【００６０】
スカウト像撮影の場合は、前処理されたX線検出器データをチャネル方向の画素サイズおよびクレードル直線移動方向であるz方向の画素サイズをモニタ6の表示画素サイズに合わせて表示すればスカウト像として完成である。
【００６１】
また、ステップS2の後に以下の処理を加えても良い。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は以下の（数式1）のように、例えば多項式形式で表わされる。
【００６２】
【数３】
2007159878.tif 000005
【００６３】
この時、検出器の各j列ごとに独立したビームハードニング補正を行なえるため、撮影条件で各データ収集系の管電圧が異なっていれば、各列ごとの検出器のX線エネルギー特性の違いを補正できる。
【００６４】
またこの後に、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zフィルタ重畳処理を行っても良い。
すなわち、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(view，j，i)  (i＝1〜CH，  j＝1〜ROW)の投影データに対し、列方向に例えば下記の（数式2），（数式3）に示すような、列方向フィルタサイズが5列のフィルタをかける。
【００６５】
【数４】
2007159878.tif 000006
【００６６】
補正された検出器データD12(view，j，i)は以下の（数式4）のようになる。
【００６７】
【数５】
2007159878.tif 000007
【００６８】
となる。なお、チャネルの最大値はCH， 列の最大値はROWとすると、
以下の（数式5），（数式6）のようになる。
【００６９】
【数６】
2007159878.tif 000008
【００７０】
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変化させて、列方向フィルタ係数を中心部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅を広く変化させると、周辺部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅をせまく変化させると、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。
【００７１】
このように、多列X線検出器24の中心部チャネルと周辺部チャネルの列方向フィルタ係数を制御してやることにより、スライス厚も中心部と周辺部で制御できる。列方向フィルタでスライス厚を弱干厚くすると、アーチファクト、ノイズともに大幅に改善される。これによりアーチファクト改善具合、ノイズ改善具合も制御できる。つまり、3次元画像再構成された断層像つまり、xy平面内の画質が制御できる。また、その他の実施例として列方向（z方向）フィルタ係数を逆重畳（デコンボリューション）フィルタにすることにより、薄いスライス厚の断層像を実現することもできる。
【００７２】
ステップS3では、ファンパラ変換処理を行なう。図15のようにファンビーム投影データの連続したビューから平行ビーム投影データ（パラレルビーム投影データ）をビュー方向に補間しながら、もしくはビュー数やDASのA／D変換のタイミングをうまく制御すれば、補間なしに、データの精度を失わずに得ることができる。また、ステップS7で“ファンビーム投影データによる3次元逆投影処理”（ファンビーム3次元逆投影）を行う場合はファンパラ変換処理は行う必要はない。
【００７３】
ステップS4では、図23のように対向ビューインターリーブ処理を行なう。この処理では、ある方向の平行ビーム投影データと180度対向した投影データを、あらかじめX線検出器のセンターチャネルをX線ファンビームの中心線から1／4チャネル分だけずらしておくことにより、180度対向した平行ビーム投影データの各チャネルと、1／2チャネル分ずつずれることになり、180度対向した平行ビーム投影データと組合わせることにより、チャネル方向の分解能が2倍に上げることができ、逆投影処理のビュー数も1／2になる。また、ファンビーム投影データの場合は対向ビューインターリーブ処理を行うことはできない。
【００７４】
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7）のように表わされる。
【００７５】
【数７】
2007159878.tif 000009
【００７６】
つまり、再構成関数kernel（j）は検出器の各j列ごとに独立した再構成関数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。
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，z)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。
【００７７】
再構成関数を重畳された投影データD13(view，j，i)とデータ収集系に依存する情報、検出器の1チャネルのデータを連続値線分データに見たててx軸へ投影した始点座標xs，終点座標xeの情報とをいっしょにして、連続値線分座標形式投影データに変換を行なう。図25, 図26,図27,図28,図29に連続値線分座標形式投影データへの変換の例を示す。
【００７８】
図25は投影データの連続値線分座標形式変換を示す図である。
図26は2次元画像再構成における平行ビーム投影データの“連続値線分座標形式投影データの例を示す図である。ただし、終点xe（k,j,i）と始点xs（k,j,i＋1）が同じ場合は始点xs（k,j,0）のみを記録し、他の始点xsを省くことができる。また、rowの項も省いてもよい。
【００７９】
図27は2次元画像再構成におけるファンビーム投影データの“連続値線分座標形式投影データの例を示す図である。ただし、x座標はx軸に投影した時の座標もしくは検出器円弧上に沿った長さである。なお、終点xe（k,j,i）と始点xs（k,j,i＋1）が同じ場合は始点xs（k,j,0）のみを記録し、他の始点xsを省くことができる。また、rowの項も省いてもよい。
【００８０】
図28は3次元画像再構成における平行ビーム投影データの“連続値線分座標形式投影データの例を示す図である。ただし、終点xe（k,j,i）と始点xs（k,j,i＋1）または列方向終点ze（k,j,i）と列方向始点zs（k,j＋1,i）が同じ場合は始点xs（k,j,0）または列方向始点zs（k,0,i）のみを記録し、他の始点xs列方向始点zsを省くことができる。
【００８１】
図29は3次元画像再構成におけるファンビーム投影データの“連続値線分座標形式投影データの例を示す図である。ただし、終点xe（k,j,i）と始点xs（k,j,i＋1）または列方向終点ze（k,j,i）と列方向始点zs（k,j＋1,i）が同じ場合は始点xs（k,j,0）または列方向始点zs（k,0,i）のみを記録し、他の始点xs列方向始点zsを省くことができる。
【００８２】
なお、ファンビーム画像再構成の場合は距離変換係数（rc／r）2がかかる。平行ビーム画像再構成の場合は距離変換係数はかからない。このx軸への投影では連続値線分座標は変換されているが、投影データ値は維持されており、補間などによるデータ精度の劣化はない。
【００８３】
ステップS7では、連続値線分座標変換された投影データに基づき、逆投影または3次元逆投影を行なう。この場合x軸に投影された連続値線分座標化された投影データを用いるが、投影データ自身は補間はされていないのでデータの分解能の劣化、精度の劣化はない。最終的に再構成平面の画素に投影される際はディスタンス・ドリブン逆投影の加重加算方法と同様なので、投影処理でも逆投影処理でもアーチファクトやノイズの少ない処理が行なえる。
【００８４】
ステップS8では、逆投影データD3（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D31（x，y）を得る。
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D31（x，y，z）とし、画像フィルタ重畳後のデータをD32（x，y，z）、画像フィルタをFilter（z）とすると、以下の（数式8）のようになる。
【００８５】
【数８】
2007159878.tif 000010
【００８６】
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。
ステップS9では、得られた断層像はモニタ6に表示される。
【００８７】
図7は、3次元逆投影処理（図5（a）または図5（b）のステップS7）の詳細を示すフロー図である。
ステップS71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。
【００８８】
図10（a），図10（b）に示すように、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，y＝63の画素列L63，y＝127の画素列L127，y＝191の画素列L191，y＝255の画素列L255，y＝319の画素列L319，y＝383の画素列L383，y＝447の画素列L447，y＝511の画素列L511を列にとると、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の面に投影した図11に示す如きラインT0〜T511上の投影データを抽出すれば、それらが画素列L0〜L511の投影データ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。
【００８９】
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できる。
【００９０】
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。
【００９１】
このように、10に示すように、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。
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、投影データD0（view，j，i）のz座標z（view）が判っているため、加速・減速中の投影データD0（view，j，i）でもX線透過方向を正確に求めることが出来る。
【００９２】
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の面外に出た場合は、対応する投影データDrを「0」にする。
【００９３】
このように、図12に示すように、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。
図7に戻り、ステップS72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、および距離係数を乗算し、図13に示す如き投影データD2（view，x，y）を作成する。この時、D2は図23のように、平行ビーム投影データの場合は以下のようになる。
【００９４】
【数９】
2007159878.tif 000011
【００９５】
ファンビーム投影データの場合は更に再構成距離係数がかかり、以下のようになる。
【００９６】
【数１０】
2007159878.tif 000012
【００９７】
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）のようになる。
【００９８】
【数１１】
2007159878.tif 000013
【００９９】
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、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。この場合、（数式10）のようになる。
【０１００】
【数１２】
2007159878.tif 000014
【０１０１】
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、（数式11）のようになる。
【０１０２】
【数１３】
2007159878.tif 000015
【０１０３】
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できる。
例えば、コーンビーム再構成加重係数ωa，ωbは、次式により求めたものを用いることができる。なお、gaはビューβaの加重係数、gbはビューβbの加重係数である。
【０１０４】
ファンビーム角の1／2をγmaxとするとき、以下の（数式12）から（数式17）のようになる。
【０１０５】
【数１４】
2007159878.tif 000016
【０１０６】
例えば、ga，gbの1例として、max[  ]を値の大きい方を採る関数とすると、以下の（数式18），（数式19）のようになる。
【０１０７】
【数１５】
2007159878.tif 000017
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
ステップS73では、図14に示すように、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。D2を求めるにあたり、平行ビーム投影データの場合は、図32に示す関係から、以下のようになる。
【０１１０】
【数１６】
2007159878.tif 000018
【０１１１】
ファンビーム投影データの場合は更に再構成距離係数がかかり、以下のようになる。
【０１１２】
【数１７】
2007159878.tif 000019
【０１１３】
ステップS74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14に示すように、逆投影データD3（x，y）を得る。
【０１１４】
なお、図15（a），図15（b）に示すように、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。
【実施例２】
【０１１５】
実施例2を図5（b）で説明すると、ステップS1では、X線管21と多列X線検出器24とを撮影対象の回りに回転させかつクレードル12をヘリカルスキャンの場合は、テーブルを直線移動させながらテーブル直線移動位置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（view,j,i）を収集する。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、テーブルを静止させておき、投影データD0（view,j,i）を収集する。
【０１１６】
ステップS2では、投影データD0(view,j,i)に対して、前処理を行なう。前処理は図6のようにステップS21オフセット補正，ステップS22対数変換，ステップS23Ｘ線線量補正，ステップS24感度補正からなる。
【０１１７】
ステップS3では、前処理された投影データD1（view,j,i）と、データ収集系に依存する情報、検出器の1チャネルのデータを連続値線分データに見たてて円弧状、または直線状の検出器に沿った各チャネルの始点・終点座標の情報とをいっしょにして、連続値線分座標形式投影データに変換を行なう。
【０１１８】
ステップS4では、ファンパラ変換処理を行なう。図22のように、ファンビーム投影データの連続したビューから平行ビームデータ（パラレルビームデータ）をビュー方向に補間しながら、もしくはビュー数やDASのA／D変換のタイミングをうまく制御すれば、補間なしに得ることができる。また、ステップS7で“ファンビーム投影データによる3次元逆投影処理”（ファンビーム3次元逆投影）を行う場合はファンパラ変換処理は行う必要はない。
【０１１９】
ステップS5では、図23のように対向ビューインターリーブ処理を行なう。この処理では、ある方向の平行ビーム投影データと180度対向した投影データを、あらかじめX線検出器のセンターチャネルをX線ファンビームの中心線から1／4チャネル分だけずらしておくことにより、180度対向した平行ビーム投影データの各チャネルと、1／2チャネル分ずつずれることになり、180度対向した平行ビーム投影データと組合わせることにより、チャネル方向の分解能を2倍に上げることができ、逆投影処理のビュー数も1／2になる。また、ファンビーム投影データの場合は対向ビューインターリーブ処理を行うことはできない。
【０１２０】
連続値線分座標化された投影データの場合は、図24のようにインターリーブ後に対向ビューとの投影データの重なりの部分を考慮できるので、ノイズを改善することも可能である。
【０１２１】
ステップS6では、再構成関数重畳処理を行なう。すなわち、フーリエ変換した投影データに再構成関数を乗算し、逆フーリエ変換する。
ステップS7では、ラン座標変換された投影データに基づき、逆投影または3次元逆投影を行なう。この場合x軸に投影されたラン座標化された投影データを用いるが、投影データ自身は補間はされていないのでデータの分解能の劣化はない。最終的に再構成平面の画素に投影される際はディスタンス・ドリブン逆投影の加重加算方法と同様なので、投影処理でも逆投影処理でもアーチファクトやノイズの少ない処理が行なえる。
【０１２２】
ステップS8では、逆投影データD3（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D31（x，y）を得る。
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D31（x，y，z）とし、画像フィルタ重畳後のデータをD32（x，y，z）、画像フィルタをFilter（z）とすると、以下の（数式8）のようになる。
【０１２３】
【数１８】
2007159878.tif 000020
【０１２４】
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。
ステップS9では、得られた断層像はモニタ6に表示される。
【実施例３】
【０１２５】
実施例3では、実施例1の3次元逆投影が2次元逆投影でも同様の効果がある。
ステップS1からステップS6までは実施例1と同様である。
ステップS7では、連続値線分座標変換された投影データに基づき、2次元逆投影を行う。
【０１２６】
ステップS8，S9は、実施例1と同様である。
図8は平行ビーム投影データの場合の2次元逆投影処理（図5（a）または図5（b）のステップS7）の詳細を示すフロー図である。
【０１２７】
ステップS71では、断層像の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＋ファン角度分」のビュー）中の1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d（i），d（i＋1）を抽出する。図30に示すように、ファンパラ変換された平行ビーム投影データのd（i），d（i＋1）を抽出する。
【０１２８】
ステップS72では、再構成領域Pの各画素y（j）の逆投影データD2＝y（j）を
【０１２９】
【数１９】
2007159878.tif 000021
【０１３０】
で求め、図14で示すように、あらかじめクリアしておいた逆投影データD3（x,y）にD2＝y（j）を画素対応に加算する。
ステップS73では、断層像の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S71〜S73を繰り返し、図14に示すように逆投影データD3（x,y）を得る。
【０１３１】
図9はファンビーム投影データの場合の2次元逆投影処理（図5（a）または図5（b）のステップS7）の詳細を示すフロー図である。
ステップS71では、断層像の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＋ファン角度分」のビュー）中の1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d（i），d（i＋1）を抽出する。図31に示すように、ファンビーム投影データのd（i），d（i＋1）を抽出する。
【０１３２】
ステップS72では、投影データにファンビーム再構成加重係数を乗算しながら、再構成領域Pの各画素y（j）の逆投影データD2＝y（j）を
【０１３３】
【数２０】
2007159878.tif 000022
【０１３４】
で求め、図14で示すように、あらかじめクリアしておいた逆投影データD3（x,y）にD2＝y（j）を画素対応に加算する。
ステップS73では、断層像の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S71〜S73を繰り返し、図14に示すように逆投影データD3（x,y）を得る。
【０１３５】
以上のX線CT装置100によれば、連続値線分座標形式投影データにより、検出器形状に左右されずにX線CT画像再構成の逆投影がフレキシブルに簡単に行える効果がある。
なお、画像再構成法は、従来公知のフェルドカンプ画像再構成法による3次元画像再構成法でもよい。さらに具体的には、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号などで提案されている公知の3次元画像再構成法を用いてもよい。
【０１３６】
また本実施例は、ファン画像再構成を基本として図を作成しているが、平行ビーム画像再構成でも本発明は十分適用可能である。
また本実施例は、本実施例1，2では、コンベンショナル（アキシャルスキャン）を基本として図を作成しているが、ヘリカルスキャンでも本発明は十分適用可能である。
また、本実施例では、X線焦点の大きさ、半影などの影響を考慮していないが、図33のように画素のボケ関数p（s）を導入すれば考慮することも可能である。すなわち、X線の焦点を考慮し、半影などによるボケがあった場合を考える。本来1画素yiが矩形になる所がp（s）とボケたとすると
【０１３７】
【数２１】
2007159878.tif 000023
【０１３８】
となる。
また、本実施例では、円弧状の多列X線検出器を実施例では用いているが、平面状の多列X線検出器の場合でも図34のように同様に行える。
【０１３９】
また、本実施例では、ディスタンス・ドリブン逆投影について連続値線分座標形式投影データを用いて説明しているが、通常のピクセル・ドリブン逆投影についても連続値線分座標形式投影データを用いることはできる。または、レイ・ドリブン逆投影についても連続値線分座標形式投影データを用いることもできる。この場合においても連続値線分座標形式投影データを用いる効果は同様に得られる。
【０１４０】
本実施例では、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）の場合で書かれているが、シネスキャンの場合も同様に効果を出すことができる。
本実施例は、ヘリカルスキャンの場合で書かれているが、可変ピッチヘリカルスキャン、ヘリカルシャトルスキャンの場合も同様に効果を出すことができる。
【０１４１】
本実施例は、走査ガントリ20が傾斜していない場合で書かれているが、走査ガントリ20が傾斜した、いわゆるチルト・スキャンの場合でも同様な効果を出すことができる。
本実施例は、生体信号に同期しない場合で書かれているが、生体信号、特に心拍信号に同期させても同様な効果を出すことができる。
【０１４２】
また、本実施例では、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線エリア検出器を持ったX線CT装置について書かれているが、1列のX線検出器のX線CT装置においても同様の効果を出せる。
【０１４３】
本実施例では、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。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】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】X線発生装置（X線管）および多列X線検出器をxy平面で見た説明図である。
【図３】X線発生装置（X線管）および多列X線検出器をyz平面で見た説明図である。
【図４】被検体撮影の流れを示すフロー図である。
【図５】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６】前処理の詳細を示すフロー図である。
【図７】3次元逆投影処理を示すフロー図である。
【図８】2次元逆投影処理フロー図である。(平行ビーム投影データの場合)
【図９】2次元逆投影処理フロー図である。(ファンビーム投影データの場合)
【図１０】再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。
【図１１】検出器面に投影したラインを示す概念図である。
【図１２】投影データDr（view，x，y）を再構成領域上に投影した状態を示す概念図である。
【図１３】再構成領域上の各画素の逆投影画素データD2を示す概念図である。
【図１４】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。
【図１５】円形の再構成領域上のラインをX線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。
【図１６】X線CT装置の撮影条件入力画面を示す図である。
【図１７】ピクセル・ドリブン逆投影方法の加重加算方法を示す図である。
【図１８】ピクセル・ドリブン逆投影方法の走査方法を示す図である。
【図１９】レイ・ドリブン逆投影方法の加重加算方法を示す図である。
【図２０】レイ・ドリブン逆投影方法の走査方法を示す図である。
【図２１】ディスタンス・ドリブン逆投影の加重加算方法を示す図である。
【図２２】ファンパラ変換を示す図である。
【図２３】対向ビューインターリーブ処理を示す図である。
【図２４】インターリーブ処理後のX線ビームの幅を示す図である。
【図２５】投影データの連続値線分座標形式変換を示す図である。
【図２６】2次元画像再構成における平行ビーム投影データの“連続値線分”座標形式投影データの例を示す図である。
【図２７】2次元画像再構成におけるファンビーム投影データの“連続値線分”座標形式投影データの例を示す図である。
【図２８】3次元画像再構成における平行ビーム投影データの“連続値線分”座標形式投影データの例を示す図である。
【図２９】3次元画像再構成におけるファンビーム投影データの“連続値線分”座標形式投影データの例を示す図である。
【図３０】平行ビーム投影データの逆投影を示す図である。
【図３１】ファンビーム投影データの逆投影を示す図である。
【図３２】平行ビーム投影データの3次元逆投影およびファンビーム投影データの3次元逆投影を示す図である。
【図３３】ディスタンス・ドリブン逆投影の加重加算方法を示す図である。（X線の焦点によるボケを考慮した場合）
【図３４】平行ビーム投影データの3次元逆投影およびファンビーム投影データの3次元逆投影を示す図である。（平面状X線検出器の場合）
【符号の説明】
【０１４５】
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
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】
2007159878.tif 000024
【図２】
2007159878.tif 000025
【図３】
2007159878.tif 000026
【図４】
2007159878.tif 000027
【図５】
2007159878.tif 000028
【図６】
2007159878.tif 000029
【図７】
2007159878.tif 000030
【図８】
2007159878.tif 000031
【図９】
2007159878.tif 000032
【図１０】
2007159878.tif 000033
【図１１】
2007159878.tif 000034
【図１２】
2007159878.tif 000035
【図１３】
2007159878.tif 000036
【図１４】
2007159878.tif 000037
【図１５】
2007159878.tif 000038
【図１６】
2007159878.tif 000039
【図１７】
2007159878.tif 000040
【図１８】
2007159878.tif 000041
【図１９】
2007159878.tif 000042
【図２０】
2007159878.tif 000043
【図２１】
2007159878.tif 000044
【図２２】
2007159878.tif 000045
【図２３】
2007159878.tif 000046
【図２４】
2007159878.tif 000047
【図２５】
2007159878.tif 000048
【図２６】
2007159878.tif 000049
【図２７】
2007159878.tif 000050
【図２８】
2007159878.tif 000051
【図２９】
2007159878.tif 000052
【図３０】
2007159878.tif 000053
【図３１】
2007159878.tif 000054
【図３２】
2007159878.tif 000055
【図３３】
2007159878.tif 000056
【図３４】
2007159878.tif 000057