(57)【要約】【課題】高分解能化を再構成画像の高画質化とともに実現すること。【解決手段】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、回転軸回りに回転自在に支持されるＸ線を発生するＸ線管球１０１と、被検体を透過したＸ線を検出するための複数の検出素子列を有する多列型Ｘ線検出器１０３と、多列型Ｘ線検出器の出力から検出素子列各々について複数回転分に対応する複数のデータセットを記憶するデータ記憶部１１７と、検出素子列各々について複数のデータセットから平均データセットを発生する平均化処理部１１９と、検出素子列各々について平均データセットに基づいて画像データを再構成する再構成処理部１２０とを具備する。【選択図】図１
2007159982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸回りに回転自在に支持されるＸ線を発生するＸ線管球と、
被検体を透過したＸ線を検出するための複数の検出素子列を有する多列型Ｘ線検出器と、
前記多列型Ｘ線検出器の出力から前記検出素子列各々について複数回転分に対応する複数のデータセットを記憶するデータ記憶部と、
前記検出素子列各々について前記複数のデータセットから合成データセットを発生する合成化処理部と、
前記検出素子列各々について前記合成データセットに基づいて画像データを再構成する再構成処理部とを具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記複数のデータセットから任意の２以上のデータセットを前記合成化処理部による合成化処理の対象として指定操作するための操作部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記複数のデータセットから任意のデータセットを前記合成化処理部による合成化処理から除外するために指定操作するための操作部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記指定操作を支援するために、前記複数のデータセットを複数のサイノグラムとして表示するための表示処理部をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分解能対応のＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、高分解能化の一途をたどっている。高分解能化のために、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、Ｘ線焦点の小型化が図られ、また検出器の１チャンネルあたりの受光面積の縮小化が進んでいる。
【０００３】
そのためＳ／Ｎ比が低下し、再構成画像の画質指標、例えば画像ＳＤ（標準偏差）が大きくなり、結果的に分解能の高い画像が得られなくなっている。
【０００４】
また、図１２に示すように、スキャン中に被検体が動いてしまうことがある。このデータを使って画像再構成をした場合には、被検体が動いてしまった部分も使うために、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すように、ぼけた画像になったり、アーチファクトのある画像になってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、高分解能化を再構成画像の高画質化とともに実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１局面において、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、回転軸回りに回転自在に支持されるＸ線を発生するＸ線管球と、被検体を透過したＸ線を検出するための複数の検出素子列を有する多列型Ｘ線検出器と、前記多列型Ｘ線検出器の出力から前記検出素子列各々について複数回転分に対応する複数のデータセットを記憶するデータ記憶部と、前記検出素子列各々について前記複数のデータセットから合成データセットを発生する合成化処理部と、前記検出素子列各々について前記合成データセットに基づいて画像データを再構成する再構成処理部とを具備する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高分解能化を再構成画像の高画質化とともに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】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明によるＸ線コンピュータ断層撮影装置の実施形態を説明する。なお、１スライスの断層像データを再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０°分の投影データを必要とするフル再構成法と、１８０°＋α（α；ファン角）分の投影データを必要とするハーフ再構成法とがあり、本発明では、いずれを採用しても良い。本実施形態では、フル再構成法として説明する。また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、ここでは、前者の間接変換形として説明する。また、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本発明では、従来からの一管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であっても、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。
【０００９】
図１は本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示している。架台１００は、円環形状の回転フレーム２に搭載されるＸ線管球１０１とマルチスライス型Ｘ線検出器１０３とを有する。回転フレーム２は、回転機構１０７により、回転軸ＲＡ回りに回転自在に設けられ、回転駆動される。回転機構１０７は、コントローラ１１０の制御に従って、回転フレーム２を駆動する。Ｘ線管球１０１は、スリップリング１０８を介して高圧発生部１０９に接続される。高圧発生部１０９は、コントローラ１１０の制御に従って、Ｘ線管球１０１の陰極陽極間に管電圧（高電圧）を印加し、またＸ線管球１０１のフィラメントにフィラメント電流を供給する。管電圧の印加及びフィラメント電流の供給によりＸ線管球１０１の焦点からＸ線が発生される。
【００１０】
マルチスライス型Ｘ線検出器１０３は、多列型Ｘ線検出器、２次元アレイ型Ｘ線検出器とも称される。Ｘ線検出器１０３は、シングルスライス型であっても良い。ここでは、Ｘ線検出器１０３は、４列のマルチスライス型Ｘ線検出器として説明する。つまり、Ｘ線検出器１０３は、４つの検出素子列を有する。４つの検出素子列は、回転軸ＲＡにそって配列される（図１１参照）。各検出素子列は、Ｘ線管球１０１のＸ線焦点を中心とした略円弧状に配列される複数の検出素子からなる。
【００１１】
Ｘ線検出器１０３の出力には、一般的にＤＡＳ（ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれているデータ収集回路１０４が接続される。データ収集回路１０４は、Ｘ線検出器１０３から出力される信号をチャンネルごとに電圧信号に変換し、増幅し、さらにディジタル信号に変換する。データ収集装置１０４の出力は、光や磁力等による非接触データ伝送装置１０５を介して前処理装置１０６に接続される。前処理装置１０６は、データ収集回路１０４から出力されるデータ（生データ）に対して感度補正等の補正処理を施す。前処理された生データは一般的に投影データと称する。ここで、一画像のデータ再構成に必要とされる一の検出素子列が一回転する間に収集される投影データを一単位として投影データセットと称する。連続スキャンにより、複数の検出素子列各々に関して、連続する複数回転分に対応する複数の投影データセットが発生される。投影データには、Ｘ線管球１０１の回転角度（１°〜３６０°）を表すビュー番号（例えば１〜９９９）、チャンネル番号、列番号、回転番目を関連付けられ、投影データセット記憶部１１７に記憶される。同一の投影データセットでは列番号及び回転番目が同一である。
【００１２】
平均化処理部１１９は、検出素子列各々について複数のデータセットを合成し、具体的には平均化して、平均データセットを発生する。具体的には、列番号、ビュー番号及びチャンネル番号が同じであって、回転番目が異なる投影データを平均化する。なお、平均データセットに限定されず、複数のデータセットを重み付け加算して単一の重み付け加算データセットを生成するようにしても良いし、複数のデータセットを単純加算して単一の単純加算データセットを生成するようにしても良いし、そのたの合成処理を含む処理によるものであっても良い。
【００１３】
表示処理部１１８は、連続スキャンにより収集した複数のデータセットから平均化処理部１１９による平均化処理の対象とする少なくとも２つのデータセットを指定し、または連続スキャンにより収集した複数のデータセットから平均化処理部１１９による平均化処理から除外するデータセットを指定するためのマウス等を含む入力装置１１５による操作を支援するために、複数のデータセットを複数のサイノグラムとして表示装置１１６に表示し、それとともに操作ボタンのアイコン等を表示装置１１６に表示するために必要とされる表示処理を行う。
【００１４】
再構成処理部１２０は、平均化処理部１１９で発生された複数の検出素子列にそれぞれ対応する複数の平均データセットから、複数の検出素子列にそれぞれ対応する複数の画像データを再構成する。
【００１５】
次に本実施形態による処理について説明する。図２に示すように、図示しない被検体を載置する寝台が固定した状態で、Ｘ線管球１０１がマルチスライス型Ｘ線検出器１０３とともに連続回転することにより、各検出素子列がそれぞれ同一面を連続的にスキャンする。ここでは説明の便宜上、６回転として説明する。この４列で６回転の例では、２４のデータセットが発生され、データ記憶部１１７に記憶される。
【００１６】
表示処理部１１８により、２４のデータセットは２４のサイノグラムのデータに変換される。サイノグラムは、投影データをチャンネル方向（ＣＨ）とビュー方向（ＶＩＥＷ）との２次元に展開して、各々の投影データ値に応じて濃淡で表した画像である。図３に例示するように、同じ検出素子列に関する６回転分の６つのサイノグラムは、ビュー番号軸に沿って時間経過に従って順番に（回転番号順に）連続的に配列される。この配列によりサイノグラムの時間変化を６回転分にわたって単一の連続図（サイノグラムトレイン）として観察することができる。また、４列分の４つのサイノグラムトレインが、回転番目を縦に揃えて、順番に並列される。それらにより被検体の体動によるサイノグラム上のわずかな変化を補足することができる。
【００１７】
４つのサイノグラムトレインとともに、検出素子列各々について６つのデータセットから任意の２以上のデータセットを平均化処理部１１９による平均化処理の対象として指定操作するための操作アイコンセットが表示される。この操作アイコンセットには、平均化処理の対象とされるデータセットの開始回転番目を指定するための６回転分に相当するバー２５と、バー２５上を移動するスライダ２６と、開始回転番目を数値で指定するための数値入力欄２７と、平均化処理の対象とされるデータセットの終了回転番目を指定するための６回転分に相当するバー２９と、バー２９上を移動するスライダ２８と、終了回転番目を数値で指定するための数値入力欄３１とからなる。スライダ２６、２８はマウスポインタ２３のドラッグ及び移動により操作することができる。
【００１８】
さらに、４つのサイノグラムトレインと対象指定操作の操作アイコンセットとともに、検出素子列各々について６つのデータセットから任意のデータセットを平均化処理部１１９による平均化処理から除外操作するための操作アイコンセットが表示される。この除外の操作アイコンセットは、６回転分に相当する６つのボックス３３とからなる。６つのボックス３３は回転番目に従って順番に割り当てられ、マウスポインタ２３のクリックにより平均化処理から除外する回転番目を指定することができる。この平均化処理から除外する操作と、上記平均化処理の対象として指定する操作とは、連動される。
【００１９】
１回転目から６回転目まで全てのデータセットを平均化処理に用いるとき、図３に示すように、スライダ２６が１回転目に位置され、数値入力欄２７に１が入力され、またスライダ２８が６回転目に位置され、数値入力欄３１に６が入力される。それに連動して、６つのボックス３３の全てが非選択状態に設定される。この場合、平均化処理部１１９により、図４に示すように、１列目に関する１乃至６回転目の６つのデータセットが平均化され、平均データセットが発生される。同様に、２乃至４列目各々に関する１乃至６回転目の６つのデータセットが平均化され、それぞれ平均データセットが発生される。再構成処理部１２０において、１乃至４列目各々について平均データセットに基づいて画像データが生成される。
【００２０】
例えば２回転目において被検体の体動が生じたとき、データの分断を回避して連続性を維持するために、２回転目のデータセットとともに、１回転目のデータセットも平均化処理から除外することが好ましい。つまり、検出素子列各々について、３回転目から６回転目までの４つのデータセットが平均化処理の対象として指定される。そのために図５に示すようにマウスポインタ２３の操作により、スライダ２６が３回転目に位置され、またスライダ２８が６回転目に位置される。この指定に連動して、数値入力欄２７に３が入力され、数値入力欄３１に６が入力される。また、６つのボックス３３の中の１回転目と２回転目の２つのボックス３３−１、３３−２が選択状態に変化される。さらに、１回転目と２回転目のサイノグラムが選択状態に変化される。
【００２１】
他の指定方法としては、図６に示すように、マウスポインタ２３の操作により、６つのボックス３３の中の２回転目のボックス３３−２が選択状態に指定されると、それに伴って１回転目のボックス３３−１も選択状態に自動的に変化される。それに連動して、スライダ２６が３回転目に位置され、またスライダ２８が６回転目に位置され、数値入力欄２７に３が入力され、数値入力欄３１に６が入力される。さらに、１回転目と２回転目のサイノグラムが選択状態に変化される。
【００２２】
さらに他の指定方法としては、図７に示すように、マウスポインタ２３の操作により、２回転目のサイノグラムが選択状態に指定されると、それに伴って１回転目のサイノグラムも選択状態に自動的に変化される。それに連動して、スライダ２６が３回転目に位置され、またスライダ２８が６回転目に位置され、数値入力欄２７に３が入力され、数値入力欄３１に６が入力される。さらに、１回転目と２回転目のボックス３３−１、３３−２が選択状態に自動的に変化される。
【００２３】
３回転目から６回転目までデータセットを平均化処理に用いるとき、図８に示すように、平均化処理部１１９により、１列目に関して、３乃至６回転目の４つのデータセットが平均化され、平均データセットが発生される。同様に、２乃至４列目各々に関して３乃至６回転目の４つのデータセットが平均化され、それぞれ平均データセットが発生される。再構成処理部１２０において、１乃至４列目各々について平均データセットに基づいて画像データが生成される。
【００２４】
本実施形態によると、Ｘ線焦点の小型化、および検出器の１チャンネルあたりの受光面積の縮小化によるＳ／Ｎ比の低下し、さらに再構成画像の画質低下は、複数回転分のデータセットの平均化処理により改善し、それは体動の生じたデータセットを平均化処理から除外することによりさらに向上する。
【００２５】
なお、図９に示すように、データの分断、例えば１回転目のデータセットと３回転目以降のデータセットが２回転目のデータセットで分断される事態を表示処理部１１８が許容して、平均化処理から除外操作又は平均化処理への対象操作で指定したデータセットをそのままに平均化処理から除外し、又は平均化処理の対象とするようにしてもよい。このデータの分断回避処理の可否については操作者が任意に選択可能とされる。その場合、図１０に示すように、平均化処理部１１９により、１乃至４列目各々に関して、２回転目のデータセットを除外し、１、３乃至６回転目の５つのデータセットが平均化され、平均データセットが発生される。再構成処理部１２０において、１乃至４列目各々について平均データセットに基づいて画像データが生成される。
【００２６】
さらに、上述の説明では、除外するデータセットの回転番目を１乃至４列目で共通としたが、除外するデータセットの回転番目を１乃至４列目ごとに個別に指定可能としても良い。
【００２７】
また、４列断面を撮影することに限定してきたが、これはシングルスライスＣＴにも適用でき、さらには２列、８列、１６列、３２列、６４列、２５６列、フラットパネルＣＴ等あらゆる種類のＣＴに適用が可能である。また、管球と検出器が２つ以上搭載されたＸ線ＣＴシステムにも同様に適用できる。
【００２８】
上述では、画像は各検出素子列毎に再構成する例を示したが、全検出素子列のデータセットから単一のデータセットを生成し、１枚の画像を得てもよいし、２検出素子列ずつを束ねて２枚の画像を得てもよい。
【００２９】
また、再構成方法はこの例では、コーン各を考慮しない、フィルタードバックプロジェクション法を前提として書いてあるが、これに限るものではない。コーン角を考慮した、Ｆｅｌｄｋａｍｐ法を使用した場合も、本実施形態の範疇にある。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図。
【図２】本実施形態において、複数回転スキャンの説明図。
【図３】図１の表示処理部による平均化処理設定画面を示す図。
【図４】図３に対応する処理手順を示す図。
【図５】本実施形態において、平均化処理に採用するデータセットの指定例を示す図。
【図６】本実施形態において、平均化処理から除外するデータセットの指定例を示す図。
【図７】本実施形態において、平均化処理から除外するデータセットの他の指定例を示す図。
【図８】図５乃至図７に対応する処理手順を示す図。
【図９】本実施形態において、平均化処理から除外するデータセットの他の指定例を示す図。
【図１０】図９に対応する処理手順を示す図。
【図１１】従来において、高分解能型の検出器を示す図。
【図１２】従来において、スキャン中の被検体の動きを示す図。
【図１３】従来において、スキャン中の被検体の動きによる画像への影響を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１００…架台、１０１…Ｘ線管球、１０２…回転フレーム、１０３…マルチスライス型Ｘ線検出器、１０４…データ収集回路（ＤＡＳ）、１０５…非接触データ伝送装置、１０６…前処理装置、１０７…回転機構、１０８…スリップリング、１０９…高電圧発生装置、１１０…コントローラ、１１５…入力装置、１１６…表示装置、１１７…投影データセット記憶部、１１８…表示処理部、１１９…平均化処理部、１２０…再構成処理部。
【図１】
2007159982.tif 000003
【図２】
2007159982.tif 000004
【図３】
2007159982.tif 000005
【図４】
2007159982.tif 000006
【図５】
2007159982.tif 000007
【図６】
2007159982.tif 000008
【図７】
2007159982.tif 000009
【図８】
2007159982.tif 000010
【図９】
2007159982.tif 000011
【図１０】
2007159982.tif 000012
【図１１】
2007159982.tif 000013
【図１２】
2007159982.tif 000014
【図１３】
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