(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、二次元的に配列された複数のＸ線検出素子から成り、前記Ｘ線源に対象物を挟んで向かい合い、前記Ｘ線源から前記対象物に照射され前記対象物を透過したＸ線を計測する、Ｘ線検出器と、を含み、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検山器を前記対象物に対して相対的に周回軸を中心に周回させるとともに前記対象物を前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器に対して相対的に前記周同軸に沿って移動させて、螺旋スキャンを行なう、スキャナと、前記螺旋スキャンによって前記Ｘ線検出器で収集した投影データから前記対象物の断層像を作成する、画像処理装置と、を含むＸ線ＣＴ装置であって、
前記画像処理装置は、前記対象物の前記周回軸上の同一位置において前記周回の位相角度範囲の異なる複数の投影データを組み合わせたデータを再構成して断層像を作成する、ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記画像処理装置は、前記二次元的に配列されたＸ線検出器の複数の素子列から前記異なる複数の投影データを選択する選択装置を有し、この選択装置により選択された素子列の検出データ及びこのデータの対向データを用いて画像を再構成することを特徴とする請求項１のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
Ｘ線源と、二次元的に配列された複数のＸ線検出素子から成り、前記Ｘ線源に対象物を挟んで向かい合い、前記Ｘ線源から前記対象物に照射され前記対象物を透過したＸ線を計測する、Ｘ線検出器と、を含み、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を前記対象物に対して相対的に周回軸を中心に周回させるとともに前記対象物を前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器に対して相対的に前記周回軸に沿って移動させて、螺旋スキャンを行なう、スキャナと、前記螺旋スキャンによって前記Ｘ線検出器で収集した投影データから前記対象物の断層像を作成する、画像処理装置と、を含むＸ線ＣＴ装置であって、
前記画像処理装置は、前記対象物の前記周回軸上の同一位置において、前記周回の位相角度範囲の異なる複数の投影データから複数の異位相の画像を再構成し、前記再構成された複数の画像を加算して断層像を作成する、ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記画像処理装置は、前記異なる複数の投影データと各々これに対応する前記周回の位相範囲の関数である重み関数を用いて、重み付けおよび組み合わせして得たデータから、画像を再構成することを特徴とする請求項１又は３のＸ線ＣＴ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、Ｘ線を照射した被検体からの透過Ｘ線を検出して得た計測データをコンピュータにより画像処理して断層画像を得るコンピュータ断層写真像（ＣＴ）に係り、特に、複数列の検出素子を被検体の体軸方向に複数列並べた多列検出器を有するＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、単一の列のＸ線検出器から成る検出器（以下、単列検出器と称する）を有するスキャナにより、被検体を螺旋状に走査して断層画像を得る、螺旋走査ＣＴ（以下、単列検出器型ＣＴと称する）は、既に知られている。かかる単列検出器型ＣＴにおいては、スキャナによる螺旋走査によって上記単列のＸ線検出器から得られた投影データから断層写真像を作成する方法としては、得られた単一列の投影データに対し、例えば、「３６０度補間法」、「１８０度対向補間法」、又は「ハーフスキャン法」等といった、公知の螺旋補正用の加重関数を適用して加重投影データを得た後、この加重投影データを、例えば、「フィルタ補正逆投影法」や「フーリエ再構成法」などによって再構成することにより、断層写真像を作成することが行われていた。
【０００３】
一方、近年、上記の単一列のＸ線検出器に代えて、Ｘ線検出素子を被検体の体軸方向に複数列配置して成る検出装置（以下、多列検出装置）を備え、被検体を螺旋状に走査して断層画像を得る螺旋走査ＣＴ（以下、多列検出器型ＣＴ）も既に知られている。なお、かかる多列検出器型ＣＴにおいても、被検体の螺旋走査によって断層画像を得る場合には、単一の投影データから断層写真像が作成される。その場合、螺旋走査により多列検出器から得られた投影データ配列から単一の投影データを得て断層写真像を作成する際には、例えば特開平９−９８９６８号公報や特開２０００−７０２Ｓ７号公報により知られるように、得られた投影データ配列の全てに対し、固有の加重関数を実存する全ての列に適用することで螺旋補正をし、これにより得られた螺旋補正データを再構成することで、断層写真像を作成している。
【０００４】
さらには、異なるスライス位置画像に対して重み付け加算処理を行い、再構成出力画像を作成する手法、又は、それと同等の効果を得るために投影データ上で投影角度方向に重み付けを行う手法が、例えば、特開平１０−２１６１２０号公報により知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記に示したこれらの従来技術になる手法では、螺旋走査により得られた投影データ配列から再構成した断層写真像上において、アーチファクトが強く発生する場合があり、また、アーチファクトが「再構成に使用した投影データ」の各投影角度に依存した方向に発生する場合があった。また、上記特開平１０−２１６１２０号公報において提案されるように、異なるスライス位置画像に対して重み付け加算処理を行い、又は、投影データ上で投影角度方向に重み付けを行う場合には、被検体の体軸方向に広がりを有するデータを使用するため、体軸方向の分解能が劣化するといった問題点もあった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような従来技術における事情に鑑みてなされたものであり、多列検出器を備えたＣＴ装置において、螺旋走査によって得られた投影データ配列から断層写真像を再構成する際に、被検体の体軸分解能を低下することなく、各位相において特定の方向に発生する歪み（アーチファクト）を補正することにより、より高画質な断層写真像を得ることが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｘ線源と、二次元的に配列された複数のＸ線検出素子から成り、前記Ｘ線源に対象物を挟んで向かい合い、前記Ｘ線源から前記対象物に照射され前記対象物を透過したＸ線を計測する、Ｘ線検出器と、を含み、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検山器を前記対象物に対して相対的に周回軸を中心に周回させるとともに前記対象物を前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器に対して相対的に前記周同軸に沿って移動させて、螺旋スキャンを行なう、スキャナと、前記螺旋スキャンによって前記Ｘ線検出器で収集した投影データから前記対象物の断層像を作成する、画像処理装置と、を含むＸ線ＣＴ装置であって、
前記画像処理装置は、前記対象物の前記周回軸上の同一位置において前記周回の位相角度範囲の異なる複数の投影データを組み合わせたデータを再構成して断層像を作成する、ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を開示する。
【０００８】
更に本発明は、前記画像処理装置は、前記二次元的に配列されたＸ線検出器の複数の素子列から前記異なる複数の投影データを選択する選択装置を有し、この選択装置により選択された素子列の検出データ及びこのデータの対向データを用いて画像を再構成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を開示する。
【０００９】
更に本発明は、Ｘ線源と、二次元的に配列された複数のＸ線検出素子から成り、前記Ｘ線源に対象物を挟んで向かい合い、前記Ｘ線源から前記対象物に照射され前記対象物を透過したＸ線を計測する、Ｘ線検出器と、を含み、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を前記対象物に対して相対的に周回軸を中心に周回させるとともに前記対象物を前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器に対して相対的に前記周回軸に沿って移動させて、螺旋スキャンを行なう、スキャナと、前記螺旋スキャンによって前記Ｘ線検出器で収集した投影データから前記対象物の断層像を作成する、画像処理装置と、を含むＸ線ＣＴ装置であって、
前記画像処理装置は、前記対象物の前記周回軸上の同一位置において、前記周回の位相角度範囲の異なる複数の投影データから複数の異位相の画像を再構成し、前記再構成された複数の画像を加算して断層像を作成する、ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を開示する。
【００１０】
更に本発明は、前記画像処理装置は、前記異なる複数の投影データと各々これに対応する前記周回の位相範囲の関数である重み関数を用いて、重み付けおよび組み合わせして得たデータから、画像を再構成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を開示する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、ここでは、Ｘ線を被検体に照射し、その透過Ｘ線を検出して得た計測データをコンピュータにより画像処理することにより被検体の断層写真像を作成するＸ線螺旋走査ＣＴ装置を示す。
【００１３】
まず、図１は、本発明に係る、複数の検出素子を複数列配置してなる多列検出器をＸ線検出器として備えた、いわゆる、多列検出器型のＸ線螺旋走査ＣＴ装置の概略構成を示している。図にも示すように、この多列検出器型螺旋走査ＣＴ装置は、Ｘ線を発生させるためのＸ線発生装置１と、発生されたＸ線をコリーメートするためのコリメータ２とを備えている。そして、本発明では、この螺旋走査ＣＴ装置は、患者テーブル３上の被検体４に照射されたＸ線（透過Ｘ線）を検出するためのＸ線検出装置として、Ｘ線検出素子の列を平面上に被検体の体軸方向に複数列、本例では、例えば１６列だけ配列してなるＸ線検出装置５とを備えたスキャナ７を有している。
【００１４】
この螺旋走査ＣＴ装置は、さらに、前記スキャナ７を前記患者テーブル３上の被検体４の周囲を周回しながら連続的な螺旋状の回転を可能とするためのスキャナ駆動装置６と、前記スキャナ７をコントロールするためのスキャナコントローラ７１と、前記スキャナコントローラ７１内に設置されて前記コリメータをコントロールするためのコリメータコントローラ８と、前記スキャナ７により得られた計測データを基に断層写真像を作成するための所定の画像処理を実行する前処理／画像再構成処理と共に、各種の解析処理を行うための画像処理装置９と、前記Ｘ線発生装置１にＸ線発生のための高電圧を供給する高電圧発生装置１０と、そして、前記により得られた断層写真像等を、例えばディスプレイ上に画像表示するための、表示装置１１とから構成されている。
【００１５】
次に、添付の図２には、上記した多列検出器型螺旋走査ＣＴ装置、特に、そのスキャナ７による螺旋スキャン動作によって、被検体４をスキャンするための方法を示す。この図において、上述したようにＸ線発生装置１等を搭載したスキャナ７は、これを被検体４に対して、相対的に移動しながら、具体的には、図のｚ方向（すなわち、被検体４の体軸方向）に移動しながら、被検体４の周囲を回転することにより、螺旋移動、すなわち、螺旋スキャンを行うこととなる。
【００１６】
次に、図３には、上記に説明した走査ＣＴ装置により行われるスキャンのうち、特に、本発明に係る、ノーマルスキャンと共に、螺旋スキャンとを説明するための説明図である。
【００１７】
まず、図３（ａ）は、被検体に対してＸ線焦点を移動させない、いわゆる、ノーマルスキャン（円軌跡）を表しており、他方、図３（ｂ）は被検体に対してＸ線焦点を移動させる螺旋スキャン（螺旋軌跡）を表している。なお、図３（ｂ）に示すような螺旋スキャンで撮影された場合には、その螺旋状の軌跡を、上記図３（ａ）に示すようなノーマルスキャンの円軌跡に補間し、これにより画像の再構成を行う。これは、かかる補間を行わずに画像再構成を行った場合には、所謂、螺旋歪みにより、得られる断層写真像に偽像（アーチフアクト）が発生することによる。
【００１８】
続いて、図４は、単列検出器型ＣＴにおけるファンビーム、及び、パラレルビームにおける１８０度再構成（ハーフ再構成）を説明する図である。通常、第３世代ＣＴでは、Ｘ線発生装置から照射されるＸ繰は、図４（ａ）に示すようなファンビームである。また、第３世代ＣＴでは、場合によって（例えば、高速化のために）、図４（ｂ）に示すようなｒｅｂｉｎｎｉｇプロセスによって並べ替えたパラレルビームを用いる場合もある。
【００１９】
なお、上記図４（ａ）及び（ｂ）のどちらの場合においても、再構成画像を作成するための最小投影角度は、図のＳ１からＳ２までの角度（１８０度＋ファン角度）である。この最小投影角度で得られた画像は、一般に、「１８０度再構成画像（ハーフスキャン画像）」と呼ばれる。逆に、３６０度分の投影データから再構成する場合には、これを「３６０度再構成（フル再構成）」と呼び、これによって得られた再構成画像は、「３６０度再構成画像（フルスキャン画像）」と呼ばれる。ここで、上記最小投影角度（＝１８０度＋ファン角度）より大きく、かつ、３６０度より小さいデータにおいても、冗長なデータを正規化することによって、上記１８０度再構成を行うことも可能である。
【００２０】
続いて、添付の図５は、上記に説明した多列検出器型ＣＴにおける計測を説明する図であり、１８０度再構成と異位相データの取得方法を説明する図である。
【００２１】
すなわち、多列検出器型ＣＴでは、複数の列が同一スライス位置を通過し、また、その時の位相が各々異なることから、３６０度再構成では３６０度分のデータを、１８０度再構成では１８０度分のデータを、異なる位相で分割し、それらを複数の列で分担して再構成データを作成することとなる。なお、図５は、８列検出器型ＣＴにおける螺旋ピッチ８の場合の計測図である。
【００２２】
図５（ａ）は、８列全ての列を使用した場合の３６０度再構成であり、図５（ｂ）は、８列のうち４列目から７列目までの４列を使用した場合の１８０度再構成を示す図である。図中において、細実線は各列における計測ラインを示しており、また、太実線は再構成画像を得る上で使用するデータ範囲を示している。そして、上記図５（ｂ）からも明らかなように、螺旋ピッチ８において１８０度再構成を行う場合には、４列のデータのみでの再構成（位相角度範囲は、５／８π〜１３／８π）が可能である。これは、不足するデータを対向するデータで補うことにより達成される。実際には８列あることから、使用する列範囲をかえる（例えば２列目から５列目）ことにより異なる位相角度範囲の画像を作成することが可能となる。
【００２３】
次に、図６は、本発明に係る画像作成手順を示す図である。
図６（ａ）は、再構成画像加算方式による画像作成方法を示す。この方法では、まず、入力装置から計測パラメータの設定をする（ステップ１）。続いて、この設定された計測パラメータを基にして螺旋スキャンを行う（ステップ２）。このスキャンによって得られた各列の投影データから同一スライス位置における複数の異位相の再構成画像を作成するための加重関数を作成・適用して、異なる列範囲に対して螺旋補正を行い、同一スライス位置における複数の異位相投影データを作成する（ステップ３）。その後、得られた各加重投影データ（各異位相投影データ）を再構成する（ステップ４）。そして、得られた複数の再構成画像（同一スライス位置画像）を重み付け加算処理し（ステップ５）、最終的な再構成画像を得るものである。
【００２４】
また、図６（ｂ）は、投影データ加算方式による画像作成方法を示すが、この方法では、その開始後、ステップ１〜ステップ３は同じであるが、その後、上記図６に示すステップ４と５を逆転して、まず、各異位相投影データを重み付け加算処理し（ステップ５）、その後、各異位相投影データを再構成する（ステップ４）ことにより、最終的な再構成画像を得るものである。
【００２５】
なお、ここで、重み付け加算用の位相の異なる再構成画像を得るに際しては、公知の断層写真像作成方法を一部の検出器列データ範囲に適用し、同様に、前記検出器列データ範囲とは異なる検出器列データ範囲に適用し、これを複数回繰り返すことにより複数の異なる断層写真像を作成してもかまわない。また、各異なる投影データ位相範囲は、各重み付け加算データ間で、相互に重なりあう位相範囲を持ってもかまわない。また、検出器列数の増加に伴い、Ｘ線ビーム傾斜角度による誤差影響が顕著になるため、ビーム傾斜角度を考慮した処理を行う方が望ましいであろう。
【００２６】
以上に詳細に示したように、上述した本発明の様々な実施の形態に関する記述から、本発明の目的が達成されたことは明らかであろう。また、以上の説明では、本発明の実施の形態の詳細について記述すると共に、これらを図示したが、しかしながら、これらは説明及び例示のみを意図したものであって、本発明がこれらにのみ限定されるものではないことは明らかであろう。
【００２７】
例えば、上記の本発明の実施の形態では、螺旋走査型ＣＴにおいて、１６列の多列検出器から１６列の投影データを得、これに加重関数を適用することで、加重投影データ配列を得ているが、しかしながら、本発明はこれにのみ限定されず、例えば、２以上の列で構成される多列検出器又は平面検出器から、２以上の投影データ配列を得、これらを加重関数として適用することで加重投影配列を得てもよい。また、ヘリカルピッチについても、例えば「３」や「４」などの整数値に限定されるものではなく、投影データ列数より小さい値であれば、例えば「１．５」や「２．５」などといった少数値であってもよい。本実施の形態では１つのＸ線焦点によって単一回の撮影により、得られた投影データを用いているが、これは、同一スライス位置において、異なる位相を有するように、１つ以上のＸ線焦点によって、更には複数回の撮影によって、得られた投影データを用いてよい。
また、本発明は、画像再構成方法によって限定されるものではなく、いかなる画像再構成方法に適用してもよい。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるべきものである。
【００２８】
【発明の効果】
以上に詳細に説明したように、本発明になる多列検出器型Ｘ線ＣＴ装置とその断層写真像の作成方法によれば、多列検出器又は平面センサを有する螺旋走査Ｘ線ＣＴスキャナにおいて、あらゆるヘリカルピッチによって得られた投影データから断層写真像を作成する場合において、また、作成された断層写真像から３次元画像を作成する場合において、ヘリカルピッチに依存することなく、各再構成データの位相に依存して発生する歪み（アーチフアクト）を補正することができ、これにより、より薄い断層写真像が作成できることから、より体軸分解能の高い、かつ、高画質な画像を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態になる多列検出器型ＣＴ装置の全体構成を示す図である。
【図２】上記本発明の多列検出器型ＣＴ装置による螺旋スキャンを説明する図である。
【図３】上記多列検出器型ＣＴ装置におけるノーマルスキャンと螺旋スキャンとを示す図である。
【図４】上記多列検出器型ＣＴ装置のファンビームによる１８０度再構成とパラレルビームによる１８０度再構成を説明する図である。
【図５】上記多列検出器型ＣＴ装置における３６０度構成と１８０度再構成との投影データ位相範囲を説明する図である。
【図６】上記本発明の多列検出器型ＣＴ装置における２つの方式の画像作成フローを示す図である。
【符号の祝明】
１  Ｘ緑発生装置
２  コリメータ
３  患者テーブル
４  被検体
５  多列検出装置
６  スキャナ駆動装置
７  スキャナコントローラ
８  コリメータコントローラ
９  処理装置
１０  高電圧発生装置
１１  表示装置
【図１】
0004025530.tif 000002
【図２】
0004025530.tif 000003
【図３】
0004025530.tif 000004
【図４】
0004025530.tif 000005
【図５】
0004025530.tif 000006
【図６】
0004025530.tif 000007