(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】画像の画素データを連続値線分座標データに変換し、再投影線に対応する再投影データを効率良く得る。この再投影データ作成時にディスタンス・ドリブン法（distance driven）の考えを用いることにより、更に精度良く再投影データを得る。この方法による再投影データ計算方法を用い、断層像再投影データを求め、その再投影データを画像再構成して断層像のビームハードニング補正、X線散乱補正などの補正を行なうことにより、より画質の良い断層像を得ることができる。【選択図】図32
2007159877.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、
断層像の画素を連続値線分座標データに変換し、
断層像の画素の大きさを考慮して再投影線上に最適な分解能、もしくはそれ以上の分解能で再投影線上に再投影データを得る再投影手段を持った画像再構成手段
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、
断層像から補正対象部分を抽出した補正対象抽出画像を求め、その補正対象抽出画像の画素を連続値線分座標データに変換し、その補正対象抽出画像の画素の大きさを考慮して再投影線上に最適な分解能、もしくはそれ以上の分解能で再投影線上に再投影データを用いて画像再構成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。
【請求項３】
請求項2のX線CT装置において、
断層像から補正対象部分として抽出される画素は、画素の特徴量により選択されることを特徴と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】
請求項2または請求項3のいずれかのX線CT装置において、
断層像から補正対象部分として抽出される画素は、CT値またはCT値の標準偏差のうち少なくとも1つにより選択されることを特徴と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】
請求項2から請求項4までのいずれかのX線CT装置において、
補正対象抽出画像の再投影データより補正量を非線型データ変換処理により求めて、断層像を補正して画像再構成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。
【請求項６】
請求項1から請求項5までのいずれかのX線CT装置において、
x軸、y軸の直交する2つの軸上にある断層像の画素を再投影する場合に、再投影線とy軸方向の成す角度が45度以内の場合は断層像の画素をx方向に連続値線分座標データとして変換し、x軸方向と成す角度が45度以内の場合は断層像の画素をy方向に連続値線分座標データとして変換する連続値線分座標データ変換手段と、この連続値線分座標データを再投影する再投影手段を持った画像再構成手段
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、
再投影データを求める際に、断層像の各画素の長さによる加重加算を行って再投影を行う再投影手段を持った画像再構成手段
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7までのいずれかのX線CT装置において、
断層像または補正対象抽出画像の少なくとも1つを、ある角度方向分または360度方向分再投影処理して補正した後、その再投影データを画像再構成して、断層像または断層像の補正画像の少なくとも1つを求めて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。
【請求項９】
請求項8のX線CT装置において、
断層像または補正対象抽出画像の少なくとも1つの再投影処理、およびその再投影データの画像再構成を2回以上繰り返して行い、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。
【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装置における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された断層像の再投影方法に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、断層像を基に再投影データを高速に精度よく、求めることが出来る再投影方法、骨と実質部の境界の画質改善を行う画像再構成方法、X線散乱線などのアーチファクトの少ない画像を画像再構成できる画像再構成方法およびそれら方法を好適に実施しうる画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
断層像から再投影データを求める再投影方法の従来例では、例えば、文献1のように、各画素に対応する小領域に断層像を区画し、再投影線が通過する複数の小領域に対応する画素値を、各小領域が含む再投影線の長さに応じた加重係数を用いて加重加算することで、再投影線に対応する再投影データを得ている。
【０００４】
しかしこの従来技術では、画素数が多く、乗算量が非常に多くなるため、長い処理時間がかかる問題点があった。また断層像の画素を直接、再投影する場合に断層像の画素を走査しながら再投影データを求める方法（ピクセルドリブン法：pixel driven）ではアーチファクトが出やすいという問題もあった。
【０００５】
これに対し、近年、ピクセルドリブン法（pixel driven）よりもアーチファクトが少ない良質な再投影データを求める方法として、文献2に示される方法で図36に示すようなディスタンス・ドリブン法（distance driven）が知られてきている。この手法を高速に精度よく行う方法が今後、期待されている。
【０００６】
また、このようにして求められた再投影データを用いて、頭部の断層像において骨と実質部分の境界の画質改善を行うために再投影データから補正画像を求めて断層像を画像再構成する画像再構成方法が知られている。
【非特許文献１】カール  アール  クロフォード(Carl R．  Crawford)、リプロジェクション  ユージング  ア  パラレル  バックプロジェクタ(Reprojection using a parallel backprojector)、「メディカル  フィジックス(Medical Physics)」、1986年7/8月、第13巻第4号、p.480‐483
【非特許文献２】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】
【０００７】
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、再投影データを効率良く求め、その再投影データを用いて良好な画質の断層像を画像再構成する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】
【０００８】
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、断層像の画素を連続値線分座標データに変換し、断層像の画素の大きさを考慮して再投影線上に最適な分解能、もしくはそれ以上の分解能で再投影線上に再投影データを得る再投影手段を持っ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。
【０００９】
上記第1の観点におけるX線CT装置では、画像を連続値線分座標データ化して再投影線上に再投影する際のシフト演算が連続値線分座標データだと補正が不要で高速である点、骨の部分だけを抽出した場合に骨以外の部分はデータが“0”で長い連続値線分座標データが取れ、画像データの量が小さく圧縮でき、データ処理量が大幅に減少されることができる。このため、高速に処理を行うことができる。
【００１０】
第2の観点では、本発明は、X線発生装置と、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、断層像から補正対象部分を抽出した補正対象抽出画像を求め、その補正対象抽出画像の画素を連続値線分座標データに変換し、その補正対象抽出画像の画素の大きさを考慮して再投影線上に最適な分解能、もしくはそれ以上の分解能で再投影線上に再投影データを用いて画像再構成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。
【００１１】
上記第2の観点におけるX線CT装置では、一度画像再構成された断層像に存在している断層像の矛盾を以下のような方法で補正する。断層像の再投影データと元の投影データを比較して、その2つの投影データを各データ間の演算およびデータ変換により補正すべき投影データを求め、その投影データを画像再構成し、補正画像を求めて元の断層像を補正する。または、元の投影データを比較して、その2つの投影データを各データ間の演算およびデータ変換により補正された投影データを求め、その投影データを画像再構成し、補正された断層像を求めることができる。
【００１２】
第3の観点では、本発明は、第2の観点のX線CT装置において、断層像から補正対象部分として抽出される画素は、画素の特徴量により選択されることを特徴と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、画素の特徴量により断層像の矛盾の発生しそうな画素を選択し、断層像の一部の画素を補正対象抽出画像とし、その再投影データを求め、その再投影データをデータ変換した後、画像再構成し、補正画像を求める。求められた補正画像で元の断層像を補正することができ、これにより元の断層像より画質の改善された断層像を得られる。
【００１４】
第4の観点では、本発明は、第2または第3のいずれかの観点のX線CT装置において、断層像から補正対象部分として抽出される画素は、CT値またはCT値の標準偏差のうち少なくとも1つにより選択されることを特徴と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、画素のCT値または標準偏差値の少なくとも1つにより、断層像の矛盾の発生しそうな画素を選択し、断層像の一部の画素を補正対象抽出画像とし、その再投影データを求め、その再投影データをデータ変換した後、画像再構成し、補正画像を求める。求められた補正画像で元の断層像を補正することができ、これにより元の断層像より画質の改善された断層像を得られる。
【００１６】
第5の観点では、本発明は、第2から第4までのいずれかの観点のX線CT装置において、
補正対象抽出画像の再投影データより補正量を非線型データ変換処理により求めて、断層像を補正して画像再構成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。
【００１７】
上記第5の観点におけるX線CT装置では、断層像より選択された画素を補正対象抽出画像として、その再投影データより、補正量を非線型データ変換処理し、画像再構成することで補正画像を求める。この補正画像においては、断層像の中で矛盾を起こす画素の補正量を含んでいるため、この補正画像を断層像に画像加算することで元の断層像より画質の改善された断層像を得ることができる。
【００１８】
第6の観点では、本発明は、第1から第5までのいずれかの観点のX線CT装置において、
x軸、y軸の直交する2つの軸上にある断層像の画素を再投影する場合に、再投影線とy軸方向の成す角度が45度以内の場合は断層像の画素をx方向に連続値線分座標データとして変換し、x軸方向と成す角度が45度以内の場合は断層像の画素をy方向に連続値線分座標データとして変換する連続値線分座標データ変換手段と、この連続値線分座標データを再投影する再投影手段を持っ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。
【００１９】
上記第6の観点におけるX線CT装置では、x方向のみの連続値線分座標データ処理だと90度，270度方向の再投影が困難になるため、この90度、270度の場合はy方向の連続値線分座標データ処理を行って補う。この場合には、画素密度を増した再投影線の方向と投影線の成す角度が45度以上となるので、再投影線上に位置する再投影データの画素の抽出精度を高く保つことができる。
【００２０】
第7の観点では、本発明は、第1から第6までのいずれかの観点のX線CT装置において、
再投影データを求める際に、断層像の各画素の長さによる加重加算を行って再投影を行う再投影手段を持っ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。
【００２１】
上記第7の観点におけるX線CT装置では、再投影方法が画素の長さによる加重係数を求めて各画素を再投影する方法（ディスタンスドリブン法：distance driven）に基づくため、再投影データの精度およびS／Nを保つことができる。
【００２２】
第8の観点では、本発明は、第1から第7までのいずれかの観点のX線CT装置において、
断層像または補正対象抽出画像の少なくとも1つを、ある角度方向分または360度方向分再投影処理して補正した後、その再投影データを画像再構成して、断層像または断層像の補正画像の少なくとも1つを求めて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。
【００２３】
上記第8の観点におけるX線CT装置では、断層像または補正対象抽出画像のうち少なくとも1つを、ある角度方向分または360方向分再投影処理して、その再投影データを補正することにより元の断層像の矛盾を補正することができる。この矛盾を補正した後に、この再投影データを画像再構成することにより、断層像または補正対象抽出画像を補正することができる。
【００２４】
第9の観点では、本発明は、第8の観点のX線CT装置において、断層像または補正対象抽出画像の少なくとも1つの再投影処理、およびその再投影データの画像再構成を2回以上繰り返して行い、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。
【００２５】
上記第9の観点におけるX線CT装置では、断層像または補正対象抽出画像のうち少なくとも1つを、再投影処理およびその再投影データの画像再構成を2回以上繰り返すことにより、その矛盾点の補正を収束させることができる。これにより、元の断層像の画質改善が行える。
【発明の効果】
【００２６】
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の画像再構成において、再投影データを効率良く求め、その投影データを用いて良好な画質の断層像を画像再構成するX線CT装置、およびその画像再構成方法を実現できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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14に撮影条件入力画面の例を示す。
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は撮影テーブル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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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は、本発明のX線CT装置100の断層像撮影およびスカウト像撮影の動作の概略を示すフロー図である。
【００４０】
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。また、可変ピッチヘリカルスキャンにおいては、ヘリカルスキャンにおいて一定速度の範囲のデータ収集のみならず、加速時、減速時においてもデータ収集を行うものとする。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。ステップS3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、ステップS3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、ステップS3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。
【００４６】
【数１】
2007159877.tif 000003
【００４７】
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。
【００４８】
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zフィルタ重畳処理を行う。
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。
【００４９】
【数２】
2007159877.tif 000004
【００５０】
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。
【００５１】
【数３】
2007159877.tif 000005
【００５２】
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。
【００５３】
【数４】
2007159877.tif 000006
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
【数５】
2007159877.tif 000007
【００５８】
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。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7を参照して後述する。
【００５９】
ステップS7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。
【００６０】
【数６】
2007159877.tif 000008
【００６１】
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。
得られた断層像はモニタ6に表示される。
【００６２】
図7は、3次元逆投影処理（図5のステップS6）の詳細を示すフロー図である。
本実施例では、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。
【００６３】
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。
【００６４】
図8（a），図8（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9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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
このように、図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。
図7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、図11に示す如き投影データD2（view，x，y）を作成する。
【００６８】
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。
【００６９】
【数７】
2007159877.tif 000009
【００７０】
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。
【００７１】
【数８】
2007159877.tif 000010
【００７２】
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。
【００７３】
【数９】
2007159877.tif 000011
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
【数１０】
2007159877.tif 000012
【００７７】
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。
【００７８】
【数１１】
2007159877.tif 000013
【００７９】
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。
【００８０】
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S63では、図12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。
【００８１】
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12に示すように、逆投影データD3（x，y）を得る。
【００８２】
なお、図13（a），図13（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。
上記により、画像再構成された断層像に対して以下の処理を行い、断層像の画質を更に改善する。
【００８３】
図15は、X線CT装置100の平行再投影の場合の再投影処理の流れを示すフロー図である。これらの処理は連続値線分座標データに基づいて処理が行われる。図32、図34には連続値線分座標データを用いた平行再投影の場合の再投影処理が図で説明されている。なお、図33には図32の場合の連続値線分座標データの形式を示している。また図37には連続値線分座標データ形式の求め方の説明を示している。
【００８４】
ここで、pi：各画素値とする。p1〜p8の画像上の座標を（x1，yi）〜（x8，yi）とする。
1画素のサイズをx方向px，y方向pyとすると、各画素の連続値線分座標データはp1は
【００８５】
【数１２】
2007159877.tif 000014
【００８６】
となる。もしp2＝p3であれば
【００８７】
【数１３】
2007159877.tif 000015
【００８８】
となる。y座標yiの値は各x方向ライン1行ごとにyiの値を例えば先頭に持っておく。
また、この場合x方向の始点座標は1つ前の終点座標なので、x方向のライン1行ごとの先頭にxoの値を持ち、各連続値線分座標データではx方向終点座標のみを以下のように持ってもよい。
【００８９】
【数１４】
2007159877.tif 000016
【００９０】
ステップR1では、断層像データg（i，j）をx方向に連続値線分座標変換して連続値線分座標データg（x，j）を作成する。
図18に、断層像データg（i，j）を例示する。
【００９１】
この断層像データg（i，j）では、直交するi方向およびj方向の格子状に画素g（i，j）が並んでいる。０≦i≦I （例えばI＝511），０≦j≦J （例えばJ＝511）である。画素間隔は、Δdである。最も外側の画素よりΔ／2だけ外側に画像枠Wを想定する。
【００９２】
図19に、x方向に連続値線分座標変換した連続値線分座標データg（x，j）を例示する。
xは、画像枠Wの左端からのi方向の距離であり、右方向を正方向とする。
ステップR2では、断層像データg（i，j）をy方向に連続値線分座標変換して連続値線分座標データg（i，y）を作成する。
【００９３】
図20に、y方向に連続値線分座標変換した連続値線分座標データg（i，y）を例示する。
yは、画像枠Wの上端からのj方向の距離であり、下方向を正方向とする。
ステップR3では、ビュー角度θ＝−45度に初期設定する。なお、ビュー角度θ＝−45度，−45度＋Δθ，−45度＋2Δθ，…，315度−Δθの再投影データを求める場合を想定している。また、j方向に平行で上から下への投影線Pをθ＝0度とし、時計回りをθの正方向とする。
【００９４】
ステップR4では、図21に示すように、投影線Pが画像枠Wに入射する上辺の左端から入射位置までの距離xo＝Xs（θ）に初期設定する。ここで、Xs（θ）は、ビュー角度θのΔp間隔の複数の投影線Pのうちで最も左側の投影線Pに対応した距離xoであり、予め設定しておく。
【００９５】
ステップR5では、次式により再投影データR（θ，xo）を算出する。なお、この算出の際はディスタンス・ドリブン法を用いた連続値線分座標形式のデータの再投影法を用いる。図36にディスタンス・ドリブン法の再投影方法のもとになるデータ補間方法を示す。図32には、そのディスタンス・ドリブン法を用いた再投影方法を示す。
【００９６】
【数１５】
2007159877.tif 000017
【００９７】
上式の根拠は、図21に示す幾何学的関係から理解されよう。
ステップR6では、投影線Pが画像枠Wに入射する上辺の左端から入射位置までの距離xo＝Xe（θ）でなければステップR7へ進み、xo＝Xe（θ）ならステップR8へ進む。ここで、Xe（θ）は、ビュー角度θのΔp間隔の複数の投影線Pのうちで最も右端の投影線Pに対応した距離xoであり、予め設定しておく。
【００９８】
ステップR7では、投影線Pが画像枠Wに入射する上辺の左端から入射位置までの距離xoをΔp／cosθだけ増加させる。そして、ステップR5に戻る。
ステップR8では、ビュー角度θをΔθだけ増加させる。
【００９９】
ステップR9では、−45度≦θ＜45度ならステップR4に戻り、そうでなければ図16のステップR14へ進む。
ステップR14では、図22に示すように、投影線Pが画像枠Wに入射する右辺の上端から入射位置までの距離yo＝Ys（θ）に初期設定する。ここで、Ys（θ）は、ビュー角度θのΔp間隔の複数の投影線Pのうちで最も上側の投影線Pに対応した距離yoであり、予め設定しておく。
【０１００】
ステップR15では、次式により再投影データR（θ，yo）を算出する。
【０１０１】
【数１６】
2007159877.tif 000018
【０１０２】
上式の根拠は、図22に示す幾何学的関係から理解されよう。
ステップR16では、投影線Pが画像枠Wに入射する右辺の上端から入射位置までの距離yo＝Ye（θ）でなければステップR17へ進み、yo＝Ye(θ)ならステップR18へ進む。ここで、Ye（θ）は、ビュー角度θのΔp間隔の複数の投影線Pのうちで最も下側の投影線Pに対応した距離yoであり、予め設定しておく。
【０１０３】
ステップR17では、投影線Pが画像枠Wに入射する右辺の上端から入射位置までの距離yoをΔp／cos（θ−90度）だけ増加させる。そして、ステップR15に戻る。
ステップR18では、ビュー角度θをΔθだけ増加させる。
【０１０４】
ステップR19では、45度≦θ＜135度ならステップR14に戻り、そうでなければステップR24へ進む。
ステップR24では、図23に示すように、投影線Pが画像枠Wに入射する下辺の左端から入射位置までの距離xo＝Xs（θ）に初期設定する。ここで、Xs（θ）は、ビュー角度θのΔp間隔の複数の投影線Pのうちで最も左側の投影線Pに対応した距離yoであり、予め設定しておく。
【０１０５】
ステップR25では、次式により再投影データR（θ，xo）を算出する。
【０１０６】
【数１７】
2007159877.tif 000019
【０１０７】
上式の根拠は、図23に示す幾何学的関係から理解されよう。
ステップR26では、投影線Pが画像枠Wに入射する下辺の左端から入射位置までの距離xo＝Xe（θ）でなければステップR27へ進み、xo＝Xe(θ)ならステップR28へ進む。ここで、Xe（θ）は、ビュー角度θのΔp間隔の複数の投影線Pのうちで最も右側の投影線Pに対応した距離xoであり、予め設定しておく。
【０１０８】
ステップR27では、投影線Pが画像枠Wに入射する下辺の左端から入射位置までの距離xoをΔp／cos（θ−180度）だけ増加させる。そして、ステップR25に戻る。
ステップR28では、ビュー角度θをΔθだけ増加させる。
【０１０９】
ステップR29では、135度≦θ＜225度ならステップR24に戻り、そうでなければ図17のステップR34へ進む。
ステップS34では、図24に示すように、投影線Pが画像枠Wに入射する左辺の上端から入射位置までの距離yo＝Ys（θ）に初期設定する。ここで、Ys（θ）は、ビュー角度θのΔp間隔の複数の投影線Pのうちで最も上側の投影線Pに対応した距離yoであり、予め設定しておく。
【０１１０】
ステップR35では、次式により再投影データR（θ，yo）を算出する。
【０１１１】
【数１８】
2007159877.tif 000020
【０１１２】
上式の根拠は、図24に示す幾何学的関係から理解されよう。
ステップR36では、投影線Pが画像枠Wに入射する左辺の上端から入射位置までの距離yo＝Ye（θ）でなければステップR37へ進み、yo＝Ye(θ)ならステップR38へ進む。ここで、Ye（θ）は、ビュー角度θのΔp間隔の複数の投影線Pのうちで最も下側の投影線Pに対応した距離yoであり、予め設定しておく。
【０１１３】
ステップR37では、投影線Pが画像枠Wに入射する左辺の上端から入射位置までの距離yoをΔp／cos（θ−270度）だけ増加させる。そして、ステップR35に戻る。
ステップR38では、ビュー角度θをΔθだけ増加させる。
【０１１４】
ステップR39では、225度≦θ＜315度ならステップR34に戻り、そうでなければ処理を終了する。
図25は、X線CT装置１００の画像再構成処理の流れを示すフロー図である。
【０１１５】
ステップB1では、断層像データf(i，j)を読み込む。
図26に、断層像データf(i，j)を例示する。
この断層像データf(i，j)は、X線CT装置１００で撮影した頭部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断層像であるが、実質部aと骨部bの境界が明確でない。そこで、本画像再構成処理により、実質部aと骨部bの境界を明確化する。
【０１１６】
ステップB2では、断層像データf(i，j)の画素のうちで画素値が閾値より小さい画素の画素値を「0」にする。例えば、CT値が「500」より小さい画素のCT値を「0」にする。これにより、図27に示すように、骨部bを抽出した骨抽出断層像ｇ(i，j)が得られる。
【０１１７】
ステップB3では、図15〜図24を参照して先に説明した再投影処理を骨抽出断層像ｇ(i，j)に適用し、図28に示す再投影データR（θ）を得る。
ステップB4では、骨部bを強調する補正処理を再投影データR（θ）に施す。例えば、図29に示すように、再投影データR（θ）を2乗する。
【０１１８】
ステップB5では、図29に示すR（θ）×R（θ）のように強調処理した再投影データを基に画像再構成を行い、図30に示す新骨断層像b(i，j)を作成する。
ステップB6では、新断層像F(i，j)を次式により作成し、処理を終了する。
【０１１９】
【数１９】
2007159877.tif 000021
【０１２０】
ここで、kは、経験的に設定される係数であり、例えばk＝0.7である。
図31に、新断層像データF(i，j)を例示する。
この新断層像データF(i，j)では、元の断層像データf(i，j)よりも実質部aと骨部bの境界が明確化されている。
【０１２１】
以上のX線CT装置100において、本発明のX線CT装置、またはX線CT撮影方法によれば、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の画質改善を実現する効果がある。
【０１２２】
また、本実施例では、投影データ補正処理における非線型の処理をR（θ）の2乗処理で行っているが、例えばR（θ）の4乗処理としても同様の効果は得られる。
また、本実施例では、X線CT装置の上で再投影処理を行っているが、X線CT装置とは別の装置のコンピュータで上記再投影処理や上記画像再構成処理を行ってもよい。
【０１２３】
また、本実施例では、平行再投影に基づく再投影処理を行っているが、ファンビーム再投影でも同様な処理が行える。この場合の連続値線分座標データ形式によるディスタンス・ドリブン法によるファンビーム再投影の説明を図35に示す。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
なお、本実施例における画像再構成法は、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。または2次元画像再構成でも良い。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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z方向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。
【０１２９】
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】
【０１３０】
【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次元画像再構成処理の詳細を示すフロー図である。
【図８】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９】検出器面に投影したラインを示す概念図である。
【図１０】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１１】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１２】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１３】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１４】X線CT装置の撮影条件入力画面を示す図である。
【図１５】本発明にかかる再投影処理を示すフロー図である。
【図１６】図15の続きのフロー図である。
【図１７】図16の続きのフロー図である。
【図１８】断層像データg(i，j)の例示図である。
【図１９】i方向に補間処理した断層像データg(x，j)の例示図である。
【図２０】j方向に補間処理した断層像データg(i，y)の例示図である。
【図２１】−45度≦θ＜45度における投影線と断層像データの幾何学的関係を示す説明図である。
【図２２】45度≦θ＜135度における投影線と断層像データの幾何学的関係を示す説明図である。
【図２３】135度≦θ＜225度における投影線と断層像データの幾何学的関係を示す説明図である。
【図２４】225度≦θ＜315度における投影線と断層像データの幾何学的関係を示す説明図である。
【図２５】本発明にかかる画像再構成処理を示すフロー図である。
【図２６】頭部の断層像データf(i，j)の例示図である。
【図２７】骨抽出断層像データg(i，j)の例示図である。
【図２８】一つのビュー角度θにおける再投影画像R（θ）の概念図である。
【図２９】一つのビュー角度θにおける2乗処理した再投影画像R(θ)×R(θ)の概念図である。
【図３０】新しく補正された頭蓋骨もしくは環状の骨の部位の断層像b(i，j)の例示図である。
【図３１】新断層像データF(i，j)の例示図である。
【図３２】連続値線分座標データ形式による画像データ（変換前）の説明図である。
【図３３】連続値線分座標データ形式の実例の説明図である。
【図３４】連続値線分座標データ形式による画像データのディスタンス・ドリブン法による再投影処理の説明図である。（平行再投影の場合）
【図３５】連続値線分座標データ形式による画像データのディスタンス・ドリブン法による再投影処理の説明図である。（ファンビーム再投影の場合）
【図３６】ディスタンス・ドリブン法による再投影の説明図である。
【図３７】連続値線分座標データ形式の求め方の説明図である。
【符号の説明】
【０１３１】
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線検出器または2次元X線エリア検出器
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
２８               ビーム形成X線フィルタ
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)
CB                 X線ビーム
BC                 ビーム中心軸
D                  回転中心軸上での多列X線検出器幅
【図１】
2007159877.tif 000022
【図２】
2007159877.tif 000023
【図３】
2007159877.tif 000024
【図４】
2007159877.tif 000025
【図５】
2007159877.tif 000026
【図６】
2007159877.tif 000027
【図７】
2007159877.tif 000028
【図８】
2007159877.tif 000029
【図９】
2007159877.tif 000030
【図１０】
2007159877.tif 000031
【図１１】
2007159877.tif 000032
【図１２】
2007159877.tif 000033
【図１３】
2007159877.tif 000034
【図１４】
2007159877.tif 000035
【図１５】
2007159877.tif 000036
【図１６】
2007159877.tif 000037
【図１７】
2007159877.tif 000038
【図１８】
2007159877.tif 000039
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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