(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に照射する放射状のＸ線を発生するＸ線源及び前記被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器とを搭載して前記被検体の周りで回転するスキャナと前記被検体を前記スキャナの回転中心軸方向に移動させながら保持する寝台とを具備し、前記寝台と前記スキャナとの相対位置を前記回転中心軸方向に変化させて螺旋スキャンを行なって前記被検体の３次元再構成画像を計測するＸ線断層撮影装置であって、前記Ｘ線検出器は前記スキャナの回転角に対応する投影角における投影データとして前記透過Ｘ線を複数の前記投影角において検出するものであり、前記スキャナの回転円周方向に複数列に配列されかつ前記回転中心軸方向に１列以上に配列された複数のＸ線検出素子を含んで構成されており、前記回転円周方向に配列された各列毎の前記Ｘ線検出素子により検出された前記投影データを前記投影角毎に加算して加算投影データを求める加算手段と、ある時点における前記３次元再構成画像の計測に際して得られた前記加算投影データと前記時点と異なる時点での前記３次元再構成画像の計測に際して得られた前記加算投影データとを比較して前記両時点においてそれぞれ計測された前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれ量を求める位置ずれ量算出手段と、前記位置ずれ量算出手段により求められた前記位置ずれ量を用いて前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれを補正する位置ずれ補正手段とを具備してなることを特徴とするＸ線断層撮影装置。
【請求項２】
被検体に照射する放射状のＸ線を発生するＸ線源及び前記被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器とを搭載して前記被検体の周りで回転するスキャナと前記被検体を前記スキャナの回転中心軸方向に移動させながら保持する寝台とを具備し、前記寝台と前記スキャナとの相対位置を前記回転中心軸方向に変化させて螺旋スキャンを行なって前記被検体の３次元再構成画像を計測するＸ線断層撮影装置により計測された前記３次元再構成画像を処理するためのＸ線断層画像処理装置であって、前記Ｘ線断層撮影装置における前記Ｘ線検出器は、前記スキャナの回転円周方向に複数列に配列されかつ前記回転中心軸方向に１列以上に配列された複数のＸ線検出素子を含んで構成されてなり前記透過Ｘ線を前記スキャナの回転角に対応する投影角における投影データとして複数の前記投影角において検出するものであり、前記Ｘ線断層画像処理装置は、前記回転円周方向に配列された各列毎の前記Ｘ線検出素子により検出された前記投影データを前記投影角毎に加算して加算投影データを求める加算手段と、ある時点における前記３次元再構成画像の計測に際して得られた前記加算投影データと前記時点と異なる時点での前記３次元再構成画像の計測に際して得られた前記加算投影データとを比較して前記両時点においてそれぞれ計測された前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれ量を求める位置ずれ量算出手段と、前記位置ずれ量算出手段により求められた前記位置ずれ量を用いて前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれを補正する位置ずれ補正手段とを具備してなることを特徴とするＸ線断層画像処理装置。
【請求項３】
被検体に照射する放射状のＸ線を発生するＸ線源及び前記被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器とを搭載して前記被検体の周りで回転するスキャナと前記被検体を前記スキャナの回転中心軸方向に移動させながら保持する寝台とを具備し、前記寝台と前記スキャナとの相対位置を前記回転中心軸方向に変化させて螺旋スキャンを行なって前記被検体の３次元再構成画像を計測するＸ線断層撮影装置により計測された前記３次元再構成画像を処理するためのＸ線断層画像処理方法であって、前記Ｘ線断層撮影装置における前記Ｘ線検出器は、前記スキャナの回転円周方向に複数列に配列されかつ前記回転中心軸方向に１列以上に配列された複数のＸ線検出素子を含んで構成されてなり前記透過Ｘ線を前記スキャナの回転角に対応する投影角における投影データとして複数の前記投影角において検出するものであり、前記Ｘ線断層画像処理方法は、前記スキャナの前記回転円周方向に配列された各列毎の前記Ｘ線検出素子により検出された前記投影データを前記投影角毎に加算して加算投影データを求める加算工程と、ある時点における前記３次元再構成画像の計測に際して得られた前記加算投影データと前記時点と異なる時点での前記３次元再構成画像の計測に際して得られた前記加算投影データとを比較して前記両時点においてそれぞれ計測された前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれ量を求める位置ずれ量算出工程と、前記位置ずれ量算出工程により求められた前記位置ずれ量を用いて前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれを補正する位置ずれ補正工程とを含んでなることを特徴とするＸ線断層画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線断層撮影装置及びＸ線断層画像処理装置に係り、特に、Ｘ線源とＸ線を検出するラインセンサ又はこのラインセンサを複数重ねた多層センサとが設置されたスキャナを被検体の周囲に螺旋状に回転させることによって上記被検体の多方向からの投影データを計測し、これらの計測投影データを用いて上記被検体のＸ線吸収係数の三次元分布を再構成するＸ線断層撮影装置及びそのためのＸ線断層画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２に、Ｘ線断層撮影装置の一般的な構成を示す。このＸ線断層撮影装置は、大別して計測部１とデータ処理部２とから構成される。計測部１は、Ｘ線源３とＸ線検出器４とを備えた走査駆動部５と、被検体６を支持してこれを体軸方向に移動させる機構を備えた寝台７と、走査駆動部５と寝台７とを制御する制御手段８とを具備する。データ処理部２は、Ｘ線検出器４により検出・収集された投影データから被検体６のＸ線吸収係数分布を再構成する再構成演算手段９、再構成されたＸ線吸収係数分布を画像化して表示する表示手段１０、及び操作者が上記Ｘ線断層撮影装置に必要な値を設定しあるいは指示を入力するための操作卓１１を具備する。
【０００３】
Ｘ線検出器４は、多数のＸ線検出素子１２が走査駆動部５の回転方向に沿って円弧状に配列されたラインセンサである。あるいは、多数のＸ線検出素子１２が走査駆動部５の回転方向及び回転軸方向に沿ってすなわちマトリックス状に円筒表面の一部を成すように配置されたものである場合もある。後者のタイプのＸ線検出器４は、前者のタイプのラインセンサを回転軸方向に「多層」に並べたものであるので、前者のラインセンサと区別する時には「多層センサ」と呼ぶ。
【０００４】
また、Ｘ線検出器４として、多層センサよりさらに回転軸方向に広い検出視野をカバーするよう、回転軸方向及び回転方向にマトリックス状に多数のＸ線検出素子１２を配置してなる平面センサを用いたＸ線断層撮影装置も考えられる。一般に、回転軸方向にＸ線検出素子１２が２層から１００層程度配列されたものを多層センサ、同様に数百から千数百層配列されたものを平面センサと呼ぶ。平面センサとしてはＸ線イメージインテンシファイアーＴＶカメラ系を用いたもの、ＴＦＴマトリックスを用いたもの等が実用化されている。
【０００５】
Ｘ線検出器４として多層センサあるいは平面センサを用いた場合、ラインセンサを用いた場合に比べ、一度の投影で投影データを収集できる範囲が回転軸方向に広くなるか、あるいは、回転軸方向の分解能を高くできる。すなわち、計測のスループットを向上することができる。
【０００６】
次に、Ｘ線断層撮影装置による従来の撮影方法を述べる。Ｘ線検出器４としてラインセンサあるいは多層センサを備えたＸ線断層撮影装置を用いて、被検体６の３次元的なＸ線吸収係数分布を計測するための計測方法として、螺旋スキャン法がある。螺旋スキャン法とは、連続的に走査駆動部５を回転させ、同時に被検体６を載せた寝台７を回転軸方向に移動させ、この間にＸ線源３からＸ線を投影し、Ｘ線検出器４により被検体６を透過してきたＸ線を投影データとして計測する（一方、寝台７の回転軸方向への移動を行なわずに、走査駆動部５を被検体６の回りに単純に一回転させて計測する計測法を「シングルスキャン法」と呼び、上記の螺旋スキャン法と区別する）。つまり、螺旋スキャン法では、Ｘ線源３及びＸ線検出器４は被検体６に対して相対的に螺旋上の軌道を動くことになる。
【０００７】
上記の螺旋スキャン法により計測した投影データから再構成演算手段９において、周知の螺旋スキャン再構成演算法を用いて、被検体６のＸ線吸収係数分布を再構成する。Ｘ線検出器４として多層センサを用いた場合の再構成演算法としては、既にさまざまなものが提案されているが、最も単純なものとして特開平４−３４３８３６号公報に記載のものが挙げられる。これは、多層検出器で計測した投影データを近似的に多数の単層の検出器で計測した投影データとみなして再構成を行なうものである。このようにして、取得された被検体６の３次元的なＸ線吸収係数分布のことを三次元再構成画像と呼ぶ。
【０００８】
最終的には上記三次元再構成画像に対し、画像化手段１３においてボリュームレンダリング処理あるいは最大値投影処理等の画像処理を施して、画像表示手段１０上に二次元画像として表示する。操作者はキーボード，マウス，トラック・ボール等の図示しない指示装置を介して、画像化手段１３に対して、観察したい視点，部位等のパラメータを入力し、所望の画像を得る。
【０００９】
医師あるいは操作者は、上記の二次元画像あるいは三次元再構成像にさまざまな処理を加えて、これを利用して診断を下し、治療計画を立て、経過の観察を行なう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のＸ線断層撮影装置において、医師は取得した三次元再構成画像を利用して診断を下し、治療計画を立て、経過の観察を行なう。その際、異なる時間において取得した同じ被検体についての複数の三次元再構成画像を比較する必要があることがある。
【００１１】
例えば、被検体を手術の前後で比較する場合や、その他、治療に対する経過の観察を行なう場合、また、術中においてリアルタイムに取得された投影像、あるいは三次元再構成画像と、手術計画に利用した三次元再構成画像との比較を行なう場合等である。
【００１２】
また、定期的な検診において取得した時間経過を伴う複数の三次元再構成画像を比較する場合もある。このような定期的に取得した複数の三次元再構成画像間での比較は、病変部の鑑別、あるいは病変の進展の度合いを診断する上で医学的な有用性が高い。
【００１３】
このように時間経過を伴う複数の三次元再構成画像間での比較を行なうためには、先ずそれら複数の三次元再構成画像間での位置合わせが必要である。ところが、一般にＸ線断層撮影装置を用いた撮影において被検体と撮影装置（計測系）との位置関係を厳密に固定すること、そして前回の撮影時の位置関係を再現することは困難である。
【００１４】
そのため、医師は頭の中でそれらの三次元再構成画像の位置合わせを行なわなければならず、この作業には習熟を要する。また、正確な診断を行なう際の負担となり、スループット低下をもたらしていた。特に、定期的な集団検診によって取得された三次元再構成画像は量的に膨大なものになるので、医師に対する負担は大きかった。
【００１５】
上記した医師の負担を減らすための複数の三次元再構成画像間での厳密な位置合わせを行なう方法の一つは、被検体に位置合わせの基準となるようなマーカーを固定することである。しかし、この方法によれば、被検体は撮影が行なわれる可能性のある期間中ずっとこのマーカーをつけていなくてはならず、大きな負担となる。
【００１６】
上記した医師の負担を減らすための複数の三次元再構成画像間での厳密な位置合わせを行なうもう一つの方法は、画像認識技術を用いて三次元再構成画像間での位置合わせを行なう方法である。すなわち、三次元再構成画像同士を比較あるいはその特徴的な部位の位置関係を比較して、両者の位置関係を割り出す方法である。この方法は、膨大な計算量を必要とする。そのため、例えば、手術に先立って取得し手術計画に利用した三次元再構成画像と術中においてリアルタイムに取得した投影像あるいは三次元再構成画像との位置合わせを行ない、両者の比較を行なうのは困難であった。
【００１７】
Ｘ線検出器４として平面センサを用い、シングルスキャン法によって計測を行なって三次元再構成画像を取得するＸ線断層撮影装置すなわちコーンビームＸ線断層撮影装置において、上記のような目的で、高速な位置合わせを行なう方法が特願平１０−２４１６０４号公報に記載されている。しかし、この三次元再構成画像位置合わせ法は、回転軸方向に広い視野を持つ平面センサを用い、シングルスキャン法によって計測した投影データの性質を利用したものであり、本発明が対象としているようなラインセンサあるいは多層センサを用い螺旋スキャン法によって計測した投影データを利用するＸ線断層撮影装置には利用することができなかった。
【００１８】
また、螺旋スキャン法により計測した場合の三次元再構成画像の回転軸方向の空間分解能の低さも高精度な位置合わせを行なう上で問題であった。螺旋スキャン法を用いた場合、一般に、同一の検出器４と再構成演算法を利用する限りは、走査駆動部５の一回転当たりの寝台７の移動量によって三次元再構成画像の回転軸方向の空間分解能が定まる。例えば、一般的に肺野の検診向けの撮影を行なう場合、寝台７の上記移動量は２０ｍｍが選択されている。この時、三次元再構成画像の回転軸方向での空間分解能も１０〜２０ｍｍ程度である。一方、回転軸に垂直な方向での三次元再構成画像の空間分解能は，一般に０．５〜１ｍｍには達するので、これに対比すると、回転軸方向の空間分解能は著しく低いと云わざるを得ない。従来、複数画像間での位置合わせは三次元再構成画像自体を利用して行なわれていたため、回転軸方向の位置合わせ精度は同じく１０〜２０ｍｍ程度に制限されていた。
【００１９】
従って、本発明の目的は、Ｘ線検出器としてラインセンサあるいは多層センサを用いたＸ線断層撮影装置を用い、螺旋スキャン計測を行なって得られた三次元再構成画像に関し、医師の習熟の度合いによらず、また、医師や被検体に負担をかけずに、同一の被検体に対して異なる撮影によって取得した三次元再構成画像同士間あるいは投影像同士間での特に回転軸方向における高精度な位置合わせをリアルタイム処理が可能な程度の少ない演算量で実現することであり、結果的にＸ線断層撮影装置を用いた診断の精度向上を実現することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、
(１)被検体に照射する放射状のＸ線を発生するＸ線源及び前記被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器とを搭載して前記被検体の周りで回転するスキャナと前記被検体を前記スキャナの回転中心軸方向に移動させながら保持する寝台とを具備し、前記寝台と前記スキャナとの相対位置を前記回転中心軸方向に変化させて螺旋スキャンを行なって前記被検体の３次元再構成画像を計測するＸ線断層撮影装置であって、前記Ｘ線検出器は前記スキャナの回転角に対応する投影角における投影データとして前記透過Ｘ線を複数の前記投影角において検出するものであり、前記スキャナの回転円周方向に複数列に配列されかつ前記回転中心軸方向に１列以上に配列された複数のＸ線検出素子を含んで構成されており、前記回転円周方向に配列された各列毎の前記Ｘ線検出素子により検出された前記投影データを前記投影角毎に加算して加算投影データを求める加算手段と、ある時点における前記３次元再構成画像の計測に際して得られた前記加算投影データと前記時点と異なる時点での前記３次元再構成画像の計測に際して得られた前記加算投影データとを比較してる位置ずれ量算出手段と、前記位置ずれ量算出手段により求められた前記位置ずれ量を用いて前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれを補正する位置ずれ補正手段とを具備してなることを特徴とするＸ線断層撮影装置が提供される。
【００２１】
上記位置ずれ量算出手段によって前記両時点においてそれぞれ計測された前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量を基にして上記位置ずれ補正手段によって前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれを補正することにより、高精度の位置合わせをリアルタイムで実現できる。
【００２２】
(２)上記(１)に記載のＸ線断層撮影装置において、前記投影角をＡ，前記Ｘ線検出素子の前記回転円周方向での角度をＢ，前記Ｘ線検出素子の前記回転中心軸方向での角度をＣ，前記Ｘ線源の前記回転中心軸方向での位置をｚ，前記スキャナの１回転の間での前記寝台の前記回転中心軸方向での移動量をｄ，前記寝台の前記回転中心軸方向での初期位置をｚ０とし、前記投影データをＰ（ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ）とした時、前記螺旋スキャンの螺旋軌道がｚ＝ｚ０＋ｄ・Ａ／(２π)により表わされ、前記加算手段は、次式(1) により、
【００２３】
【数１】
0003962199.tif 000002
【００２４】
前記加算投影データＲ(ｚ)を求める手段であることができる。これにより、少ない演算量で前記加算投影データＲ(ｚ)を求めることができ、リアルタイムでの精度の良い位置合わせが可能となる。
【００２５】
(３)上記(２)に記載のＸ線断層撮影装置において、前記位置ずれ量算出手段は、前記両時点ａ，ｂでの前記３次元再構成画像計測に際してそれぞれ得られた前記加算投影データＲａ(ｚ)，Ｒｂ(ｚ)に基づき、前記回転中心軸方向で変化する重み関数ｗ(ｚ)を用いて、次式(2) により表わされる評価関数Ｅ(ｚ1) を演算し、
【００２６】
【数２】
0003962199.tif 000003
【００２７】
この評価関数Ｅ(ｚ1) を最小とするようなｚ1 値を求め、求めたｚ1 値をもって前記回転中心軸方向における位置ずれ量とする手段であることができる。これにより、少ない演算量で前記位置ずれ量ｚ1 を求めることができ、リアルタイムでの精度の良い位置合わせが可能となる。
【００２８】
(４)上記(３)に記載のＸ線断層撮影装置において、前記重み関数ｗ(ｚ)は一定値（例えば、ｗ(ｚ)＝１に固定）とすることができる。これにより、さらに演算量を減らすことができ、高速での位置合わせが可能となる。
【００２９】
(５)上記(３)に記載のＸ線断層撮影装置において、前記位置ずれ補正手段は、前記位置ずれ量算出手段により求められた前記ｚ1 値を前記回転中心軸方向での位置ずれ量として前記３次元再構成画像同士間での位置ずれを補正する手段であることができる。これによって、リアルタイムでの精度の良い位置合わせが可能となる。
【００３０】
また、本発明によれば、
(６)被検体に照射する放射状のＸ線を発生するＸ線源及び前記被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器とを搭載して前記被検体の周りで回転するスキャナと前記被検体を前記スキャナの回転中心軸方向に移動させながら保持する寝台とを具備し、前記寝台と前記スキャナとの相対位置を前記回転中心軸方向に変化させて螺旋スキャンを行なって前記被検体の３次元再構成画像を計測するＸ線断層撮影装置により計測された前記３次元再構成画像を処理するためのＸ線断層画像処理装置であって、前記Ｘ線断層撮影装置における前記Ｘ線検出器は、前記スキャナの回転円周方向に複数列に配列されかつ前記回転中心軸方向に１列以上に配列された複数のＸ線検出素子を含んで構成されてなり前記透過Ｘ線を前記スキャナの回転角に対応する投影角における投影データとして複数の前記投影角において検出するものであり、前記Ｘ線断層画像処理装置は、前記回転円周方向に配列された各列毎の前記Ｘ線検出素子により検出された前記投影データを前記投影角毎に加算して加算投影データを求める加算手段と、ある時点における前記３次元再構成画像の計測に際して得られた前記加算投影データと前記時点と異なる時点での前記３次元再構成画像の計測に際して得られた前記加算投影データとを比較して前記両時点においてそれぞれ計測された前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれ量を求める位置ずれ量算出手段と、前記位置ずれ量算出手段により求められた前記位置ずれ量を用いて前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれを補正する位置ずれ補正手段とを具備してなることを特徴とするＸ線断層画像処理装置が提供される。
【００３１】
上記位置ずれ量算出手段によって前記両時点においてそれぞれ計測された前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量を基にして上記位置ずれ補正手段によって前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれを補正することにより、高精度の位置合わせをリアルタイムで実現できる。
【００３２】
(７)上記(６)に記載のＸ線断層画像処理装置においても、前記加算手段は、上記(２)に記載のＸ線断層撮影装置における加算手段と同様に構成することができ、それによる作用効果も同様である。
【００３３】
(８)上記(７)に記載のＸ線断層画像処理装置においても、前記位置ずれ量算出手段は、上記(３)に記載のＸ線断層撮影装置における位置ずれ量算出手段と同様の構成を採ることができ、それによる作用効果も同様である。
【００３４】
(９)上記(８)に記載のＸ線断層画像処理装置においても、上記(４)に記載の場合と同様に、前記重み関数ｗ(ｚ)は一定値（例えばｗ(ｚ)＝１に固定）とすることができ、それによる作用効果も同様である。
【００３５】
(１０)上記(８)に記載のＸ線断層画像処理装置においても、前記位置ずれ補正手段は、上記(５)に記載のＸ線断層撮影装置における位置ずれ補正手段と同様の構成とすることができ、それによる作用効果も同様である。
【００３６】
また、本発明によれば、
(１１)被検体に照射する放射状のＸ線を発生するＸ線源及び前記被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器とを搭載して前記被検体の周りで回転するスキャナと前記被検体を前記スキャナの回転中心軸方向に移動させながら保持する寝台とを具備し、前記寝台と前記スキャナとの相対位置を前記回転中心軸方向に変化させて螺旋スキャンを行なって前記被検体の３次元再構成画像を計測するＸ線断層撮影装置により計測された前記３次元再構成画像を処理するためのＸ線断層画像処理方法であって、前記Ｘ線断層撮影装置における前記Ｘ線検出器は、前記スキャナの回転円周方向に複数列に配列されかつ前記回転中心軸方向に１列以上に配列された複数のＸ線検出素子を含んで構成されてなり前記透過Ｘ線を前記スキャナの回転角に対応する投影角における投影データとして複数の前記投影角において検出するものであり、前記Ｘ線断層画像処理方法は、前記スキャナの前記回転円周方向に配列された各列毎の前記Ｘ線検出素子により検出された前記投影データを前記投影角毎に加算して加算投影データを求める加算工程と、ある時点における前記３次元再構成画像の計測に際して得られた前記加算投影データと前記時点と異なる時点での前記３次元再構成画像の計測に際して得られた前記加算投影データとを比較して前記両時点においてそれぞれ計測された前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれ量を求める位置ずれ量算出工程と、前記位置ずれ量算出工程により求められた前記位置ずれ量を用いて前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれを補正する位置ずれ補正工程とを含んでなることを特徴とするＸ線断層画像処理方法が提供される。
【００３７】
上記位置ずれ量算出工程において前記両時点においてそれぞれ計測された前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量を基にして上記位置ずれ補正工程において前記３次元再構成画像同士間での前記回転中心軸方向における位置ずれを補正することにより、高精度の位置合わせをリアルタイムで実現できる。
【００３８】
(１２)上記(１１)に記載のＸ線断層画像処理方法において、前記投影角をＡ，前記Ｘ線検出素子の前記回転円周方向での角度をＢ，前記Ｘ線検出素子の前記回転中心軸方向での角度をＣ，前記Ｘ線源の前記回転中心軸方向での位置をｚ，前記スキャナの１回転の間での前記寝台の前記回転中心軸方向での移動量をｄ，前記寝台の前記回転中心軸方向での初期位置をｚ０とし、前記投影データをＰ（ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ）とした時に、前記螺旋スキャンの螺旋軌道が、ｚ＝ｚ０＋ｄ・Ａ／(２π)によって表わされ、前記加算工程は、次式(1) により、
【００３９】
【数３】
0003962199.tif 000004
【００４０】
前記加算投影データＲ(ｚ)を求める工程であることができる。これにより、少ない演算量で前記加算投影データＲ(ｚ)を求めることができ、リアルタイムで精度の良い位置合わせを行なうことができる。
【００４１】
(１３)上記(１２)に記載のＸ線断層画像処理方法において、前記位置ずれ量算出工程は、前記両時点ａ，ｂでの前記３次元再構成画像計測に際してそれぞれ得られた前記加算投影データＲａ(ｚ)，Ｒｂ(ｚ)に基づき、前記回転中心軸方向で変化する重み関数ｗ(ｚ)を用いて、次式(2) によって表わされる評価関数Ｅ(ｚ1) を演算し、
【００４２】
【数４】
0003962199.tif 000005
【００４３】
この評価関数Ｅ(ｚ1) を最小とするようなｚ1 値を求める工程であることができる。これにより、少ない演算量で前記位置ずれ量ｚ1 を求めることができ、リアルタイムでの精度の良い位置合わせが可能となる。
【００４４】
(１４)上記(１３)に記載のＸ線断層画像処理方法において、前記重み関数ｗ(ｚ)は一定値（例えばｗ(ｚ)＝１に固定）とすることができる。これにより、さらに演算量を減らすことができ、高速での位置合わせが可能となる。
【００４５】
(１５)上記(１３)に記載のＸ線断層画像処理方法において、前記位置ずれ補正工程は、前記位置ずれ量算出工程において求められた前記ｚ1 値を前記回転中心軸方向での位置ずれ量として前記３次元再構成画像同士間での位置ずれを補正する工程であることができる。これにより、リアルタイムでの精度の良い位置合わせが可能となる。
【００４６】
本発明の上記以外の目的，構成，並びに、それによって得られる作用・効果については、以下の実施例を挙げての詳細な説明の中で順次明らかにされよう。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。
【００４８】
〈実施例１〉
図１に、本発明の第一の実施例になるＸ線断層撮影装置の概略構成を示す。本実施例１では、Ｘ線検出器４として、多数のＸ線検出素子１２が走査駆動部５の回転方向に沿って円弧状に配列されたラインセンサを用いている。
【００４９】
（ジオメトリ定義）
先ず、以下の説明で必要になる座標系を定義する。図３に、計測部１における座標系を示す。なお、ここでは説明を簡単にするために、寝台７に固定した座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を考え、走査駆動部５が、寝台７の周囲を相対的に螺旋軌道を描くものとする。被検体６は計測時には寝台７上に固定されるので、走査駆動部５は、被検体６の周囲を相対的に螺旋軌道を描くとも云える。ただし、被検体６と寝台７との相対的な位置関係は計測を行なうごとに変化する。時間経過を伴う複数の三次元再構成画像間で位置ずれが生じるのは、つまりは被検体６と寝台７との相対的な位置関係が計測の度ごとに変化するからである。
【００５０】
図３において、ｚ軸は回転中心軸方向すなわち寝台７の移動方向にとった座標軸であり、このｚ軸に垂直で地面(設置床面)に平行な座標軸をｘ軸、上記ｚ軸に垂直で地面に垂直な座標軸をｙ軸とする。そして、被検体６のＸ線吸収係数分布すなわち三次元再構成画像をｆ（ｘ，ｙ，ｚ）で表わす。
【００５１】
計測に際して走査駆動部５上のＸ線源３の描く螺旋軌道は、Ｘ線源３の回転角Ａ（以下、投影角Ａ）とｚ軸方向の移動量ｚとで表わすことができる。Ｘ線源３は螺旋軌道を描くので、Ａ，ｚ間には、ｚ＝ｚ０＋ｄ・Ａ／(２π)という関係が成り立つ。ここで、ｄは走査駆動部５一回転当たりの寝台７移動速度に相当し、ｚ０はｚ軸方向の寝台の初期位置である。
【００５２】
また、投影角Ａにおける投影データを、Ｘ線源位置ｚ及びＸ線検出器（ラインセンサ）４上のＸ線検出素子１２の位置Ｂ（検出素子角Ｂ）を用いて、Ｐ（ｚ，Ａ，Ｂ）と表わすことにする。
【００５３】
以下、「一投影」とは、ある投影角Ａ1，Ｘ線源位置ｚ1において、Ｘ線検出器（ラインセンサ）４上の全てのＸ線検出素子１２により計測された投影データのセットのことであり、つまり、Ｐ（ｚ1，Ａ1，Ｂ）（−Ｂmax≦Ｂ≦＋Ｂmax）で表わされる投影データである（但し、Ｂmax はＸ線検出器（ラインセンサ）４の最大幅）。
【００５４】
図４は、一投影計測時の計測系の位置関係を、ｚ軸に垂直な断面（以下、計測断面）において示したものである。Ｘ線源３−回転中心軸間距離をＳＯＤ、Ｘ線源３−Ｘ線検出器４間距離をＳＩＤとする。
【００５５】
（螺旋スキャン）
螺旋スキャンは、連続的に走査駆動部５の回転と寝台７の並進とを行ないながら、走査駆動部５が微少角回転する毎に一投影ずつ計測を行ない、所望の範囲内の投影データを数百から数千投影分計測することである。この時、寝台７の移動速度は三次元再構成画像のｚ軸方向の空間分解能を左右する重要なパラメータである。
【００５６】
例えば、螺旋スキャン機能を有する一般的なＸ線断層撮影装置で、肺野の検診向けの撮影を行なう場合、Ｘ線検出器４のｚ方向の実効的な開口厚を１０ｍｍ，走査駆動部５の回転速度を一回転／秒，寝台７移動速度ｄ＝２０ｍｍ／秒とし、約１５秒間でｚ軸方向に３０ｃｍの範囲内を計測する。この場合、三次元再構成画像のｚ軸方向の空間分解能は２０ｍｍ程度である（再構成演算法によっては、１０ｍｍ）。より高分解能が求められる頭部を計測する場合には、Ｘ線検出器４のｚ方向の実効的な開口厚を２ｍｍ、寝台７移動速度ｄ＝２ｍｍ／秒とするような計測が行なわれる。
【００５７】
すなわち、一般に、寝台７の移動速度が遅いほど、得られる三次元再構成画像のｚ軸方向の空間分解能は高くなり、早いほど、得られる三次元再構成画像のｚ軸方向の空間分解能は低くなる。一方で、ｚ軸方向に同程度の範囲内を計測するのであれば、計測のスループットは寝台７の移動速度で決定されるので、計測のスループットと三次元再構成画像のｚ軸方向空間分解能とはトレードオフの関係にあることになる。よって、必要以上に三次元再構成画像の空間分解能を上げる訳にはいかず、目的によって最適な寝台７移動速度が定まることになる。
【００５８】
（位置合わせ処理過程）
続いて、本発明による時間経過を伴う複数三次元再構成画像同士の位置合わせ処理の過程を説明する。図８の(Ａ)，(Ｂ)に、被検体６と走査駆動部５との螺旋スキャンの関係と、各投影角Ａごとの投影Ｐ（ｚ，Ａ，Ｂ）の関係を示す。
【００５９】
同一被検体６に関して、時間をおいて２回の螺旋スキャン計測を行ったものとする。この２回の計測間の時間的な隔たりは、術前と術中、術前と術後のように数分から数時間程度でもよいし、定期健康診断のように、数ヵ月から数年の間であってもよい。いずれにせよ、ある時点ａにおいて計測された投影データをＰａ（ｚ，Ａ，Ｂ）、また、それとは異なる時点ｂにおいて計測された投影データをＰｂ（ｚ，Ａ，Ｂ）で表わすことにする。また、計測された投影データを再構成して得られた３次元再構成画像をそれぞれｆａ（ｘ，ｙ，ｚ）、ｆｂ（ｘ，ｙ，ｚ）とする。
【００６０】
（処理１）
投影データ保管手段１４に保管してある投影データに関し、投影加算手段１５において以下の演算を行なって、加算投影データＲａ(ｚ)，Ｒｂ(ｚ)を求める。計測した各投影毎に投影値の和を求める。先ず、次式(3) に従って、Ｐａ（ｚ，Ａ，Ｂ），Ｐｂ（ｚ，Ａ，Ｂ）をＢについて積分する。
【００６１】
【数５】
0003962199.tif 000006
【００６２】
ここでは、螺旋スキャン計測を行なっているので、前述のように、ｚ，Ａ間には、ｚ＝ｚ０＋ｄ・Ａ／(２π)という関係が成り立つ。
【００６３】
よって、次式(4) により、Ｒａ(ｚ)，Ｒｂ(ｚ)を求める（図８の(Ｃ)）。
【００６４】
【数６】
0003962199.tif 000007
【００６５】
加算投影データＲａ(ｚ)，Ｒｂ(ｚ)は、一時、加算投影データ保管手段１６に保持する。
【００６６】
（処理２）
加算投影データＲａ(ｚ)，Ｒｂ(ｚ)に対し、誤差比較手段１７において、以下の演算により、ｚ軸方向の計測範囲 ｚmin≦ｚ≦ｚmax において、所定の誤差の範囲内で、Ｒａ(ｚ) ≒ Ｒｂ(ｚ＋ｚ1) が成立するｚ1 を求める。より具体的には、次式(5) により、位置ずれ評価関数Ｅ(ｚ1) を定義し、Ｅ(ｚ1) が最小値をとるｚ1 を求める。
【００６７】
【数７】
0003962199.tif 000008
【００６８】
あるいは、重み関数テーブル１８内に保持しておいた体軸方向の重み分布関数ｗ(ｚ)を利用して、次式(6) により、重み付き位置ずれ評価関数Ｅ'(ｚ1)を計算し、このＥ'(ｚ1)が最小値をとるｚ1 を求める。
【００６９】
【数８】
0003962199.tif 000009
【００７０】
上記の過程によって求めたｚ1 を、時点ａと時点ｂとの間での寝台７に対する被検体６のｚ軸方向の移動量として、位置ずれ補正手段１９において位置合わせを行なう。また、位置ずれ補正手段１９では、その他にも、ｘ，ｙ軸方向の平行移動およびｘ，ｙ，ｚ軸中心の回転移動に関する大局的な位置合わせを行ない、また、重力や心拍，呼吸のフェーズ等によって被検体６に生ずる局所的な歪みによる局所的な位置ずれの補正を行なう。
【００７１】
（原理の説明）
続いて、上記の過程により求めたｚ1 が、時点ａと時点ｂとの間での寝台７に対する被検体６のｚ軸方向の移動量に他ならない理由を説明する。二つの３次元再構成画像ｆａ（ｘ，ｙ，ｚ），ｆｂ（ｘ，ｙ，ｚ）は、理想的には同一被検体６を計測したものであるから、本来誤差の範囲内で同一のものであり、また投影データＰａ（ｚ，Ａ，Ｂ），Ｐｂ（ｚ，Ａ，Ｂ）も誤差の範囲内で同一である筈である。すなわち、ｆａ（ｘ，ｙ，ｚ）≒ ｆｂ（ｘ，ｙ，ｚ） 及びＰａ（ｚ，Ａ，Ｂ）≒ Ｐｂ（ｚ，Ａ，Ｂ） である。なお、ここで云う誤差とは計測データに不可避的に含まれるノイズ等を意味する。
【００７２】
しかし、実際の計測では、両者のデータ間には、ノイズ等による誤差の範囲内には収まらない差異が生じる。その原因としては次の二つが挙げられる。第一の原因は、被験者本人の成長や病変部の変化といった生理的な変化のためである。特に、定期検診等により数ヵ月から数年の時間経過を経て計測が行われた場合、その間に被験者６に成長，老化，けが等で身体的な変化が生じる。また、病変部の発生，成長，消滅といった変化も起りうる。ただし、本発明では一般的な状況として成人を対象とした撮影を想定しているので、被験者の成長による変化に関しては、本発明の関与するところではない。一方、余程病変が進行している場合でなければ、この病変部の変化は局所的な変化にとどまる筈である。本発明は、病変部の変化を診断するために大局的な計測時の位置ずれを補正するためのものであり、病変部の変化が三次元再構成画像全体に影響を及ぼしているような状況を想定したものではない。逆に云えば、それほどに病変部の影響が深刻なものであれば、本発明を利用するまでもないからである。
【００７３】
第二の原因は、２回の計測を行なう間の被検体６の位置ずれである。この場合の位置ずれとは、寝台７に固定された（ｘ，ｙ，ｚ）座標系に対する位置のずれである。この位置ずれの問題は、時間を隔てて計測が行なわれた際に容易に起り得る。２回の計測によって得られた三次元再構成画像を比較する場合、先ずこの位置ずれを補正する必要がある。このような位置ずれの補正を位置合わせまたはレジストレーションと呼ぶ。
【００７４】
本発明は、後者の位置ずれに対する大局的な位置合わせ方法を提供するものである。通常、３次元再構成画像の位置合わせ（レジストレーション）は、大局的な位置合わせと局所的な位置合わせの段階を追って行われる。一般的に、大局的な位置合わせは被検体６全体の回転移動，平行移動に関する位置合わせを行なう過程であり、局所的な位置合わせとは、重力や心拍，呼吸のフェーズ等によって被検体６に生ずる局所的な歪みによるずれを合わせていく過程である。
【００７５】
局所的な位置合わせには、高度な計算処理が必要で、多くの演算時間を要するため、効率を上げるためには、その前段階での大局的な位置合わせを精度良く行なっておく必要がある。つまり、大局的な位置合わせの精度が悪いと、局所的な位置合わせの段階において、無意味な高負荷演算を行うことになり、また、計算結果を誤ってしまう可能性も高い。よって、本発明で示すような高精度な大局的位置合わせ技術が重要である。
【００７６】
次に、位置ずれの問題をもう少し詳しく見ていくことにする。
【００７７】
３次元空間中における被検体６の大局的な位置ずれは、図７に示すような、６種類のずれの組み合わせで全て表わすことができる。同図の(Ａ)は、基準となる第一の計測時の位置を示す。同図の(Ｂ)，(Ｃ)，(Ｄ)は、それぞれｘ，ｙ，ｚ軸方向への平行移動を、同図の(Ｅ)，(Ｆ)，(Ｄ)は、それぞれｘ，ｙ，ｚ軸を中心とした回転移動を表わしている。
【００７８】
よって、計測誤差と先の第一の理由すなわち被検体６の生理的な変化とによる差異を除くと、前記の二つの３次元再構成画像ｆａ（ｘ，ｙ，ｚ），ｆｂ（ｘ，ｙ，ｚ）間での差異は、２回の計測間において、被検体６が平行移動と回転移動をしたためであると云える。
【００７９】
ここで、被検体６の位置ずれと上記の計算によって求めた加算投影データＲａ(ｚ)，Ｒｂ(ｚ)との関係を説明する。Ｒ(ｚ)は、すなわち、Ｘ線源３が位置ｚにある時の被検体６の計測断面上でのＸ線吸収係数の総和である。よって、図７の(Ｂ)，(Ｃ)のようなｘ方向，ｙ方向の平行移動、および図７の(Ｇ)のようなｚ軸まわりの回転移動によらず、Ｒ(ｚ)は一定である。被検体６の身体は寝台７で支えられているので、同図の(Ｅ)のようなｘ軸まわりの回転移動は実際には微少である。同図の(Ｆ)のようなｙ軸まわりの回転移動は有り得るが、被検体６の体軸を寝台７に目視で合わせる程度でも、この位置ずれを許容範囲内に納めることができる。一方、同図の(Ｄ)のようなｚ軸方向の平行移動に関しては場合によっては数センチから１０センチの移動量になることも有り得る。
【００８０】
以上の考察により、一般的な計測を行なう限り、上記の計算により求めた加算投影データＲａ(ｚ)，Ｒｂ(ｚ)間での差異は、主として、被検体６の同図の(Ｄ)に示すようなｚ軸方向の移動によるものであることが判る。よって、前記の位置ずれ評価関数Ｅ(ｚ1) を最小にするようなｚ1 を求めれば、そのｚ1 がすなわち２回の計測間における被検体６のｚ軸方向の移動量である。
【００８１】
以上で、本発明によって、大局的な位置合わせにおいて最も大きな比重を持つ被検体６のｚ軸方向への移動量を簡単に求めることができることが示された。
【００８２】
また、重み付き位置ずれ評価関数Ｅ'(ｚ1)は、体軸方向の重み分布関数ｗ(ｚ)を考慮した評価関数である。この重み分布関数ｗ(ｚ)について以下に説明する。例えば、肺ガン検診などの目的を持って被検体６の胸部を計測したとする。この場合、呼吸によって横隔膜を中心として身体形状が変動しやすい。つまり、呼吸のフェーズによって横隔膜が上下するため（図９の(Ａ)，(Ｂ)）、この部位まで含めて正確に位置合わせを行なおうとすると、返って全体の位置合わせが不正確になってしまう。そこで、位置ずれを評価する際に、体軸方向の重み分布関数ｗ(ｚ)をかけることによって、前記の横隔膜部位の位置ずれが評価関数全体に寄与する割合を低下させ、上記のような悪影響を及ぼさせないようにする。この重み分布関数ｗ(ｚ)の例を、図９の(Ｃ)に示す。この重み分布関数ｗ(ｚ)の形状は、撮影対象となる部位ごと、あるいは被検体６の体格ごとに経験的に最適なものを選ぶようにする。
【００８３】
前述のように、一般に、三次元再構成画像のｚ軸方向空間分解能は、寝台７の移動速度ｄによって制限される。よって、三次元再構成画像同士を用いて位置合わせを行なおうとすれば、せいぜい、その三次元再構成画像自身のｚ軸方向空間分解能程度の位置合わせ精度が限界である。しかし、本発明では、投影データを用いた位置合わせを行なうので、原理的には、三次元再構成画像の空間分解能の数百倍程度の精度で位置合わせを行なうことができる。
【００８４】
具体例を用いて説明する。前述のように、螺旋スキャン機能を有する一般的なＸ線断層撮影装置で、肺野の検診向けの撮影を行ない、Ｘ線検出器４のｚ方向の実効的な開口厚を１０ｍｍ，走査駆動部５の回転速度が１回転／秒，寝台７移動速度ｄ＝２０ｍｍ／秒とし、約１５秒間でｚ軸方向に３０センチの範囲内を計測したとする。この場合、三次元再構成画像のｚ軸方向の空間分解能は約２０ｍｍであり、三次元再構成画像を直接用いて位置合わせを行なえば、やはりその精度も２０ｍｍ程度となる。しかし、走査駆動部５の一回転につき１０００投影の撮影を行なったとすれば、寝台７の移動量は一投影につき、０．０２ｍｍである。すなわち、本発明による投影データを用いた位置合わせを行なえば、原理的には０．０２ｍｍ程度の精度で位置合わせできることになる。つまり、計測のスループットを向上させるために寝台７の移動速度を大きくしても、十分な精度で位置合わせを行なうことができるのである。しかも、本発明において利用される演算は単純な加算および積算演算でしかなく、演算量が特別に増大することもない。三次元再構成像を直接用いて行なう従来の位置合わせ方法に対する本発明による位置合わせ方法の利点はまさにここにある。
【００８５】
〈実施例２〉
次に、Ｘ線検出器４としてラインセンサを用いた場合の他の一実施例について説明する。本実施例２では、各投影毎にＲ(ｚ)を求めるのでなく、数投影置きにＲ(ｚ)を求め、これから位置ずれ評価関数を求める。前述のとおり、一投影毎の寝台７の移動量は、三次元再構成画像のｚ軸方向空間分解能に比べ非常に小さいので、サンプリングを荒くしても実用上問題は生じない。むしろ、こうすることにより、処理の負荷を低減することができる。
【００８６】
〈実施例３〉
本実施例では、数投影分毎に加重平均した上で、Ｒ(ｚ)を求める。あるいは、各投影毎にＲ(ｚ)を求めた上で、このＲ(ｚ)を数投影分ずつ加算してから、位置ずれ評価関数を求めてもよい。これらの場合には、位置合わせ精度を実用上低下させることなく、処理の負荷を低減できると共に、計測ノイズによる誤差を低減させることができる。
【００８７】
以上により被検体６のｚ軸方向の平行移動量が求まったら、続いて、先ず二つの三次元再構成画像間のｚ軸方向の位置ずれを補正した上で、その他の平行移動量，回転移動量の補正を行なう。これは、３次元再構成画像ｆａ（ｘ，ｙ，ｚ）及びｆｂ（ｘ，ｙ，ｚ＋ｚ1 ）に対して、周知の画像位置合わせ処理を行なえばよい。ここで、すでにｚ軸方向の位置ずれが補正されているので、問題は二次元画像の位置合わせの問題だけに単純化されており、三次元画像をそのまま用いて位置合わせを行なう場合に比べると大幅に少ない演算量で済む。このようにして大局的な三次元再構成画像の位置合わせを行ない、続いて、周知の手法によって局所的な位置合わせを行なう。
【００８８】
〈実施例４〉
次に、Ｘ線検出器４として多層センサを用いた場合の実施例につき説明する。先にラインセンサを用いた場合の実施例として説明した方法を多層センサを用いた場合に拡張するのは難しくない。但し、多層センサを用いた場合、投影データは二次元に広がったデータとなる。よって、図５に示すように、前記投影角Ａ，検出素子角Ｂに加えて回転軸方向へのＸ線ビームの傾き角Ｃを用い、投影データをＰ（ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ）で表す（但し、−Ｃmax ≦ Ｃ ≦ ＋Ｃmax）。
【００８９】
ラインセンサの場合と同様、同一被検体６に関して、時間をおいて２回の螺旋スキャン計測を行なったものとする。ある時点ａにおいて計測された投影データをＰａ（ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ）、また、異なる時点ｂおいて計測された投影データをＰｂ（ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ）とする。また、計測された上記投影データを再構成して得られた３次元再構成画像をそれぞれｆａ（ｘ，ｙ，ｚ），ｆｂ（ｘ，ｙ，ｚ）とする。
【００９０】
次いで、計測した各投影毎に投影値の和を求める。先ず、次式(7) に従って、Ｐａ（ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ），Ｐｂ（ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ）をＢ，Ｃにつき積分する。
【００９１】
【数９】
0003962199.tif 000010
【００９２】
ここで、ｃｏｓＣはＸ線ビーム傾き角ＣによってＸ線ビーム経路長が変化する分を補正する係数である。多層センサのｚ軸方向の広がり幅が十分小さければ、ｃｏｓＣ≒１として近似し、この計算を省いてもよい。
【００９３】
以下、前述のラインセンサの場合と同様に、Ｑａ(ｚ)，Ｑｂ(ｚ)を求め、位置ずれ評価関数Ｅ(ｚ1) を求め、この位置ずれ評価関数Ｅ(ｚ1)が最小になるｚ1を求める。または、別の実施例として、体軸方向の重み分布関数ｗ(ｚ)を基に重み付き位置ずれあるいは重み付き位置ずれ評価関数Ｅ'(ｚ1)を求め、これが最小になるｚ1 を求める。
【００９４】
以上の過程により求めたｚ1 を、時点ａと時点ｂとの間での、寝台７に対する被検体６のｚ軸方向の移動量とする。
【００９５】
〈実施例５〉
次に、Ｘ線検出器４として多層センサを用いた場合の別の実施例を説明する。先の実施例４では、多層センサの各層を最初に加重平均し、言わば、ラインセンサと見做したが、多層センサの各層毎の投影データを個別に扱う方法も考えられる。すなわち、前記Ｑａ(ｚ，Ａ)，Ｑｂ(ｚ，Ａ)の代わりに、次式(8) に従ってＱ'ａ(ｚ＋ＳＯＤ・ｓｉｎＣ，Ａ)，Ｑ'ｂ(ｚ＋ＳＯＤ・ｓｉｎＣ，Ａ)を求める。
【００９６】
【数１０】
0003962199.tif 000011
【００９７】
ただし、左辺に含まれるＳＯＤ・ｓｉｎＣは、Ｘ線ビーム傾き角がＣとなるＸ線検出素子１２のｚ軸方向のシフト量を回転中心軸位置に換算した距離である（図６）。なお、多層センサのｚ軸方向広がり幅が十分小さければ、ｃｏｓＣ≒１，ｓｉｎＣ≒Ｃとして近似し、三角関数の計算を省いてもよい。
【００９８】
〈実施例６〉
また、別の実施例として、多層センサ上の一層分の投影のみを使って、ラインセンサの場合と同様の計算を行なってもよい。また、さらに別の実施例として、多層センサ上の一部の層分（例えば、全部で４層あるうちの２層分）の投影のみを使って、上記と同様の計算を行なってもよい。
【００９９】
〈実施例７〉
さらに、別の実施例では、ラインセンサの場合と同様に各投影毎にＲ(ｚ)を求めるのではなく、数投影おきにＲ(ｚ)を求めて、これから位置ずれ評価関数を求めてもよい。
【０１００】
〈実施例８〉
さらに、別の実施例では、ラインセンサの場合と同様に各投影毎にＲ(ｚ)を求めるのでなく、数投影分を加算平均した上で、Ｒ(ｚ)を求めてもよい。いずれの場合も、ラインセンサの場合について説明したのと同様の原理により、本発明によって、時点ａと時点ｂとの間での、寝台７に対する被検体６のｚ軸方向の移動量を高速かつ高精度に推定することができる。続いて、その他の回転移動，平行移動を補正し、局所位置合わせを行なう。
【０１０１】
〈実施例９〉
また、ラインセンサの場合にも多層センサの場合にも適用可能な別の実施例として、三次元再構成画像の比較を行なう毎にそれぞれの加算投影データＲ(ｚ)を計算するのではなく、投影データ計測後に螺旋スキャン再構成演算を行なうと共に、加算投影データの計算をもしておき、得られた三次元再構成演算結果と加算投影データとをセットにして保管しておいてもよい。この場合、加算投影データは元々の投影データに比べはるかにデータ量が少ないので、記憶手段として必要な記憶容量が少なくて済む。
【０１０２】
以上では、Ｘ線検出素子１２が回転中心軸方向及び回転円周方向に沿って円筒状に配置されたＸ線検出器４に関して説明してきたが、Ｘ線検出素子１２が平面状あるいはその他の形状に配置されたＸ線検出器４であっても、各Ｘ線検出素子１２の位置は、容易にＸ線源３から見たときの角度に換算可能であり、本質的な差異は無い。従って、それらいずれの場合も本発明の範囲内である。
【０１０３】
〈実施例１０〉
さらに別の実施例として、図１０に本発明を実現するためのＸ線断層画像処理装置の構成例を示す。本実施例では、Ｘ線断層撮影装置とは独立して、Ｘ線断層画像を処理するためのＸ線断層画像処理装置について示すものである。
【０１０４】
本実施例によるＸ線断層画像処理装置は、Ｘ線源及びＸ線検出器を備えた走査駆動部と、該走査駆動部の回転中心軸方向への駆動手段を備えた寝台とを有し、上記走査駆動部と上記寝台とにより螺旋スキャン計測を行なうＸ線断層撮影装置を用いて計測された投影データと、上記Ｘ線断層撮影装置によって再構成された被検体のＸ線吸収係数の分布すなわち再構成画像を処理するＸ線断層画像処理装置であって、特にＸ線断層撮影装置によって計測された投影データを管理・保存している画像データベース２０から処理すべき投影データを読み出し、この投影データを各投影毎に加算して加算投影データを求める投影加算手段１５と、上記投影加算手段１５によって得られた複数組の加算投影データを保持する加算投影データ保管手段１６と、上記複数組の加算投影データの誤差を重み付け比較する誤差比較手段１７と、上記誤差比較手段１７において用いる重み関数を保持しておく重み関数テーブル１８と、上記誤差比較手段１７によって得られた位置ずれ量を用いて、複数の再構成画像間の位置ずれ補正を行なう位置ずれ補正手段１９とを有してなることを特徴としている。
【０１０５】
上記画像データベース２０とは、Ｘ線断層撮影装置の具備するデータ記憶手段であるか、あるいはＰＡＣＳとして知られる統合的なデータベース、あるいは、広域ネットワークを介して構成されたデータベースであって、投影データや三次元再構成画像を、Ｘ線断層画像処理装置から必要に応じて読み書き可能なデータベースである。
【０１０６】
〈実施例１１〉
また、別の実施例では、三次元再構成画像の比較を行なう毎にそれぞれの加算投影データＲ(ｚ)を計算するのではなく、予め加算投影データの計算をしておいて、得られた三次元再構成演算結果と加算投影データをセットにして画像データベース２０に保管しておいてもよい。この場合は、加算投影データは元々の投影データに比べはるかにデータ量が少ないので、データベースの記憶容量が少なくて済む。
【０１０７】
なお、前記Ｘ線断層画像処理装置において、各構成要素が行なう処理自体は、既に前記Ｘ線断層撮影装置の実施例において説明したものと同等である。
【０１０８】
【発明の効果】
本発明によれば、異なる時点において取得した同一の被検体についての複数の三次元再構成画像を比較する際に基準とすべき位置合わせ情報を高速かつ高精度に推定することができる。特に、計測の際に最も大きく位置ずれが起り易い体軸方向の位置ずれ量を正確に推定することができる。
【０１０９】
上述したように、本発明においては、位置合わせ情報の推定を投影データのみに基づいて行なう。それがため、寝台の移動速度に依存する三次元再構成画像の体軸方向の空間分解能の制限以上の精度で位置ずれ量を推定することができる。また、各処理において行なわれる演算は、加算と積算中心の単純な演算のみからなっているため、複雑なアルゴリズムを要しない。そのため、全体としても演算量が少なく、高速な処理が可能である。
【０１１０】
以上により、最終的には、本発明はコーンビームＸ線断層撮影装置を使用しての医師による診断の精度向上に貢献することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例になるＸ線断層撮影装置の概略構成を示す図。
【図２】従来のＸ線断層撮影装置の概略構成を示す図。
【図３】ラインセンサを用いた時の計測系のジオメトリを示す図。
【図４】ラインセンサを用いた時の計測系のジオメトリを示す図であって、ｚ軸に垂直でかつＸ線源を通る断面を示した図。
【図５】多層センサを用いた時の計測系のジオメトリを示す図。
【図６】多層センサを用いた時の計測系のジオメトリを示す図であって、ｚ軸及びＸ線源を通る平面を示した図。
【図７】被検体の平行移動及び回転移動を説明する図。
【図８】計測系での螺旋スキャンと投影データ及び加算投影データとの関係を説明する図。
【図９】被検体と重み分布関数の例を示す図。
【図１０】本発明の一実施例になるＸ線断層画像処理装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…計測部，                        ２…データ処理部，
３…Ｘ線源，                        ４…Ｘ線検出器，
５…走査駆動部，                    ６…被検体，
７…寝台，                          ８…制御部，
９…再構成演算手段，              １０…画像表示手段，
１１…操作卓，                      １２…Ｘ線検出素子，
１３…画像化手段，                  １４…投影データ保管手段，
１５…投影加算手段，                １６…加算投影データ保管手段，
１７…誤差比較手段，                １８…重み関数テーブル，
１９…位置ずれ補正手段，            ２０…画像データベース。
【図１】
0003962199.tif 000012
【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】
0003962199.tif 000017
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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