(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生手段から曝射されたＸ線をＸ線検出手段により取り込み形成された投影情報である第１の投影情報に基づいて画像再構成を行い第１の再構成画像情報を形成する第１の画像再構成手段と、
前記第１の画像再構成手段により形成された第１の再構成画像情報に基づいて、前記Ｘ線検出手段を構成する複数のＸ線検出素子にそれぞれ直接的に入射する直接Ｘ線以外のＸ線である散乱Ｘ線の推定量を算出する散乱Ｘ線推定手段と、
前記Ｘ線検出手段からの第１の投影情報から、前記散乱Ｘ線推定手段により算出された推定量の散乱Ｘ線成分を除去して第２の投影情報を形成する散乱成分除去手段と、
前記散乱成分除去手段からの散乱Ｘ線成分が除去された第２の投影情報に基づいて画像再構成を行い第２の再構成画像情報を形成する第２の画像再構成手段と
を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記散乱Ｘ線推定手段は、Ｘ線の透過率、散乱反射率、吸収率を考慮した拡散方程式により、前記散乱Ｘ線の推定量を算出することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記Ｘ線検出手段の周囲の一部或いは全周に亘って設けられた、前記散乱Ｘ線を検出する散乱Ｘ線検出手段を有し、
前記散乱Ｘ線推定手段は、算出した散乱Ｘ線の推定量を、前記散乱Ｘ線検出手段により検出された散乱Ｘ線の検出量に基づいて補正し、前記散乱成分除去手段は、この補正された散乱Ｘ線の推定量の除去を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
少なくとも前記Ｘ線検出手段を構成するＸ線検出素子が並列された方向であるチャンネル方向に隣接する各Ｘ線検出素子をそれぞれ分割するように、前記チャンネル方向に沿って設けられた散乱Ｘ線遮蔽手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記散乱Ｘ線推定手段は、前記第１の画像再構成手段により形成された３次元的な第１の再構成画像情報を、前記スライス方向に沿って縦切りにしたかたちの２次元的な再構成画像情報に基づいて散乱Ｘ線の推定量を算出することを特徴とする請求項４記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記第１の画像再構成手段により形成された第１の再構成画像情報を、前記Ｘ線発生手段の焦点を中心とする同心円上に前記スライス方向の撮影画像情報が配置されるようにリサンプリングするリサンプリング手段を有し、
前記散乱Ｘ線推定手段は、前記リサンプリング手段によりリサンプリングされた第１の再構成画像情報を前記スライス方向に沿って縦切りにしたかたちの２次元的な撮影画像情報に基づいて散乱Ｘ線の推定量を算出することを特徴とする請求項４記載の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、例えば１列分のＸ線検出器列を有するシングルスライス用のＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置や、複数列分のＸ線検出器列を有するマルチスライス用のＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置等に設けて好適なＸ線ＣＴ装置に関し、特にＸ線検出器の各Ｘ線検出素子に入射する散乱Ｘ線を遮蔽するコリメータ板を設けることなく（或いは最低限のコリメータ板のみで）、散乱Ｘ線が撮影画像に与える悪影響を防止して装置の構成の簡略化及びローコスト化等を図ったＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転架台の内周側にそれぞれ相対向するように設けられたＸ線管及びＸ線検出部を３６０度回転させながら所定の角度毎に（或いは連続的に）被検体にＸ線を曝射し、これにより得られた３６０度分（最低１８０度分）の投影データに基づいて再構成処理を行うことにより、所望の部位の撮影画像（断層像）を得るＸ線ＣＴ装置が知られている。前記Ｘ線検出部としては、例えば１０００チャンネル分のＸ線検出素子を架台の回転方向であるチャンネル方向に沿って１列に並設して形成したシングルスライス用のＸ線検出部や、最近では、図１１に示すように前記１０００チャンネル分のＸ線検出素子を１列に並設して形成した検出器列１００を体軸方向であるスライス方向に複数列分設けて形成したマルチスライス用のＸ線検出部が設けられている。
【０００３】
ここで、Ｘ線検出部の各Ｘ線検出素子は、入射するＸ線を光に変換するシンチレータ、及びこのシンチレータにより変換された光を受光して電気信号に変換するフォトダイオードにより主に形成されているのであるが、このシンチレータは、Ｘ線の入射方向に対する広い指向性を有している。これに対して、Ｘ線ＣＴ装置の画像再構成原理における「投影データ」とは、Ｘ線管の焦点ＦからＸ線検出部の各Ｘ線検出素子に一直線に入射されたＸ線（直接Ｘ線）に基づいて形成された投影データを意味している。このため、図１２（ａ）に示すように各Ｘ線検出素子のシンチレータに前記直接Ｘ線以外のＸ線である、例えば被検体内で散乱し進行方向が変化したＸ線（散乱Ｘ線）が入射すると、シンチレータは、この散乱Ｘ線にも感応するため、フォトダイオードにおいて直接Ｘ線及び散乱Ｘ線に応じた電気信号が形成され、前記画像再構成原理に反する投影データに基づいて画像再構成が行われることとなり、撮影画像に画質劣化を生ずる。
【０００４】
このようなことからＸ線検出部には、散乱Ｘ線の入射を阻止して直接Ｘ線のみを各Ｘ線検出素子に取り込むためのコリメータが設けられている。具体的には、前記マルチスライス用のＸ線検出部を例にとって説明すると、このマルチスライス用のＸ線検出部には、図１３に示すように２次元検出素子アレイの前面側（Ｘ線が入射される側）に各Ｘ線検出素子のチャンネル方向の散乱Ｘ線の入射を阻止するチャンネル方向コリメータ板と、各Ｘ線検出素子のスライス方向の散乱Ｘ線の入射を阻止するスライス方向コリメータ板とが設けられている。これにより、図１２（ｂ）に示すように各Ｘ線検出素子への散乱Ｘ線の入射を阻止して直接Ｘ線のみを入射することができる。そして、この画像再構成原理に沿った投影データに基づいて画像再構成を行うことができ、良好な画質の撮影画像を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のＸ線ＣＴ装置は、チャンネル方向及びスライス方向の各コリメータ板を設けて散乱Ｘ線の入射を阻止できるのはよいが、コリメータ板は高価なものであり、これを設けることでＸ線ＣＴ装置がコスト高となるうえ、Ｘ線検出部の構成が複雑化する問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、コリメータ板を削減しながらも散乱Ｘ線の入射による撮影画像の画質劣化を防止することができ、これにより、構成の簡略化及びローコスト化を図ることができるようなＸ線ＣＴ装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、上述の課題を解決するための手段として、Ｘ線発生手段から曝射されたＸ線をＸ線検出手段により取り込み形成された投影情報である第１の投影情報に基づいて画像再構成を行い第１の再構成画像情報を形成する第１の画像再構成手段と、前記第１の画像再構成手段により形成された第１の再構成画像情報に基づいて、前記Ｘ線検出手段を構成する複数のＸ線検出素子にそれぞれ直接的に入射する直接Ｘ線以外のＸ線である散乱Ｘ線の推定量を算出する散乱Ｘ線推定手段とを有する。また、この各手段と共に、前記Ｘ線検出手段からの第１の投影情報から、前記散乱Ｘ線推定手段により算出された推定量の散乱Ｘ線成分を除去して第２の投影情報を形成する散乱成分除去手段と、前記散乱成分除去手段からの散乱Ｘ線成分が除去された第２の投影情報に基づいて画像再構成を行い第２の再構成画像情報を形成する第２の画像再構成手段とを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、例えばいわゆる第３世代のＸ線ＣＴ装置に適用して実施することができる。まず、本発明の第１の実施の形態となるＸ線ＣＴ装置は、図１に示すように寝台１に載置された患者に対してＸ線を曝射するＸ線管３と、このＸ線管３から曝射されたＸ線を検出するＸ線検出器４とを有している。このＸ線管３及びＸ線検出器４は、架台２の内周側に相対向し、かつ、両者がこの状態を維持したまま回転可能なように設けられている。
【００１２】
Ｘ線検出器４は、回転方向であるチャンネル方向に例えば１０００チャンネル分のＸ線検出素子を並設してなるＸ線検出器列を、前記チャンネル方向に直交する方向であるスライス方向に例えば４列分設けてなるマルチスライス用のＸ線検出器となっており、検出したＸ線を第１の投影データとしてデータ収集部９に供給するようになっている。このデータ収集部９により収集された投影データは、第１の投影データとして収集データ記憶部１０に供給され一旦記憶制御されるようになっている。
【００１３】
寝台１は寝台移動部６により架台２の回転軸方向に沿って移動制御されるようになっており、これにより、寝台１を移動させながら連続的にＸ線を曝射して撮影を行う、いわゆるヘリカルスキャンによる撮影が可能となっている。架台２のＸ線管３及びＸ線検出器４は、架台駆動部７により回転駆動されるようになっており、また、Ｘ線管３は、高電圧発生部８により曝射駆動されるようになっている。そして、このような寝台１の移動制御、架台２の回転制御、及びＸ線管３の曝射制御等は、システム制御部１６が司るようになっている。
【００１４】
ここで、Ｘ線検出器４の各Ｘ線検出素子には、Ｘ線管３の焦点から一直線に入射される直接Ｘ線と、例えば被検体内で散乱し進行方向が変化したＸ線である散乱Ｘ線とが入射するため、前記第１の収集データは、散乱Ｘ線成分を含むデータとなっている。この第１の収集データに基づいて画像再構成を行うと、画像再構成原理に反する投影データに基づいて画像再構成を行うこととなり、表示画像に画質劣化を生ずる。このため、この第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、以下に説明する第１の画像再構成部１１〜第２の画像再構成部１４において、収集データ記憶部１０に記憶された第１の投影データから散乱Ｘ線成分を除去し、この散乱Ｘ線成分を除去した投影データ（第２の投影データ）に基づいて再構成画像を形成し、これを表示部１５に表示するようになっている。
【００１５】
すなわち、収集データ記憶部１０に第１の投影データが記憶されると、まず、第１の画像再構成部１１は、この散乱Ｘ線成分を含む第１の投影データに基づいて、例えばコンボルーションバックプロジェクション法等の所定の再構成アルゴリズムを用いて画像再構成を行い第１のボリュームデータを形成し、この第１のボリュームデータを散乱線推定部１２に供給する。散乱線推定部１２は、この散乱Ｘ線成分を含む第１の投影データから形成された第１のボリュームデータに基づいて、いわゆるモンテカルロ解析、或いは拡散方程式を解くことで第１の投影データに含まれる散乱Ｘ線成分の推定量を算出する。このうち、モンテカルロ解析による推定方法は、１つずつのフォトンの軌跡と変化を、確率に基づいて計算する方法である。
【００１６】
これに対して拡散方程式を解く方法は、例えば図２（ａ）に示すようにマトリクスＡからマトリクスＢへＸ線が透過する場合に、その透過したＸ線のうち、何％が透過し（透過率）、何％が吸収され（吸収率）、何％がどの方向に散乱されるか（散乱反射率）を示す拡散方程式をマトリクスＡの物質とマトリクスＢの物質を考慮して立式しそれを解く方法である。マトリクスＡからマトリクスＢへ透過したＸ線としては、図２（ａ）に示すように直接的にマトリクスＢを透過するα２のＸ線の他、α１、α４で示す斜方散乱するＸ線、α３で示すマトリクスＢで吸収されるＸ線、及びα５で示すマトリクスＢにより反射されマトリクスＡに戻る後方散乱するＸ線等がある。何次までの拡散方程式を立式するかは当該装置の設計等に応じて適宣設定すればよい。
【００１７】
例えば図２（ｂ）に示すような３×３のマトリクス１Ａ〜３Ａ、１Ｂ〜３Ｂ、１Ｃ〜３Ｃの第１列目の各マトリクス１Ａ、１Ｂ、１Ｃにそれぞれ平行にＸ線が入射する場合を考えると、この第１列目の各マトリクス１Ａ、１Ｂ、１Ｃから第２列目の各マトリクス２Ａ、２Ｂ、２Ｃに透過したＸ線は、前記直接的に第２列目の各マトリクス２Ａ、２Ｂ、２Ｃを透過する他、斜方散乱、吸収、後方散乱等する。このため、マトリクス１Ａからマトリクス２Ａ、２Ｂ、２Ｃ散乱するＸ線と、マトリクス１Ａの上外側に散乱するＸ線、及びマトリクス１Ａの下外側に散乱するＸ線を考慮した５×５のマトリクスの行列式が、第１列目のマトリクスから第２列目のマトリクスに透過するＸ線の拡散方程式となる。
【００１８】
散乱線推定部１２は、この拡散方程式を計算して第１列目のマトリクスから第２列目のマトリクスに入射するＸ線の入射量を計算する。また、同様に散乱線推定部１２は、第２列目のマトリクスから第３列目のマトリクスに入射するＸ線の拡散方程式、及び第３列目のマトリクスから外側に出射されるＸ線の拡散方程式を立てて出力を計算する。そして、この計算した出力から単純な吸収量計算による直接Ｘ線成分を減算することで、前記第１の投影データに含まれる散乱Ｘ線成分の推定量を算出する。散乱線推定部１２は、このようにしてチャンネル方向及びスライス方向の散乱Ｘ線成分の推定量を算出すると、これを散乱線成分除去部１３に供給する。
【００１９】
散乱線成分除去部１３は、収集データ記憶部１０から供給される第１の投影データから、散乱線推定部１２により推定された推定量の散乱Ｘ線成分を除去することで、直接Ｘ線成分のみからなる第２の投影データを形成する。そして、この第２の投影データを第２の画像再構成部１４に供給する。第２の画像再構成部１４は、この散乱Ｘ線成分が除去された第２の投影データに基づいて、前記第１の画像再構成部１１と同様に例えばコンボルーションバックプロジェクション法等の所定の再構成アルゴリズムを用いて画像再構成を行い第２のボリュームデータを形成して表示部１５に供給する。これにより、画像再構成原理に対応した直接Ｘ線成分のみからなる投影データに基づいて画像再構成を行うことができ、良好な画質の撮影画像を得ることができる。
【００２０】
以上の説明から明らかなように本発明の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、演算により投影データに含まれている散乱Ｘ線成分の推定量を算出し、この算出した推定量の散乱Ｘ線成分を投影データから除去したうえで画像再構成処理を行うようにしているため、画像再構成原理に対応した直接Ｘ線成分のみからなる投影データに基づいて画像再構成を行うことができ、良好な画質の撮影画像を得ることができる。また、このような演算処理のみで散乱Ｘ線成分を除去することができるため、Ｘ線検出器４に散乱Ｘ線成分の入射を阻止するためのコリメータ板を設ける必要がなく、この分、Ｘ線検出器４の構成を簡略化することができる。そして、これを通じて当該Ｘ線ＣＴ装置をローコストで製作することができる。
【００２１】
なお、この第１の実施の形態の説明では、第１の画像再構成部１１及び第２の画像再構成部１４においてそれぞれ同じ再構成アルゴリズムを用いて画像再構成を行うこととしたが、これは、第１の画像再構成部１１及び第２の画像再構成部１４でそれぞれ異なる再構成アルゴリズムを用いるようにしてもよい。
【００２２】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の説明をする。上述の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、散乱線推定部１２で算出した散乱Ｘ線の推定量をそのまま用いて第１の投影データから散乱Ｘ線成分を除去するものであったが、この第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、散乱線推定部１２で算出した散乱Ｘ線の推定量を、実際に検出された散乱Ｘ線の検出量に応じて補正し、この補正した推定量の散乱Ｘ線成分を第１の投影データから除去するようにしたものである。
【００２３】
なお、この第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置と上述の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、この点のみが異なるため、以下の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の説明において、上述の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置と同じ動作を示す箇所には同じ符号を用いる等して両者の差異の説明のみ行うこととする。
【００２４】
この第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、図３に示すように上述の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の構成に加え、チャンネル方向の散乱Ｘ線を検出するチャンネル方向用散乱線検出器５と、スライス方向の散乱Ｘ線を検出するスライス方向用散乱線検出器１８と、散乱線推定部１２により算出された散乱Ｘ線線分の推定量を、散乱線検出器５、１８で実際に検出された散乱Ｘ線の検出量に応じて補正し、この補正した散乱Ｘ線の推定量を散乱成分除去部１３に供給する推定量補正部１７とを有する構成となっている。
【００２５】
チャンネル方向用散乱線検出器５は、図４に示すようにＸ線検出器４の各Ｘ線検出素子４ａと同じＸ線検出素子５ａで構成されており、図４の紙面上、Ｘ線検出器４の上側及び下側にそれぞれチャンネル方向に沿って一列に並設されている。また、スライス方向用散乱線検出器１８は、Ｘ線検出器４の各Ｘ線検出素子４ａと同じＸ線検出素子１８ａで構成されており、図４の紙面上、Ｘ線検出器４の左側及び右側にそれぞれスライス方向に沿って一列に並設されている。
【００２６】
なお、この例においてはチャンネル方向及びスライス方向の各散乱線検出器５、１８を設けることとしているが、これは、チャンネル方向用或いはスライス方向用のいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
【００２７】
このような構成を有する当該第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、散乱線推定部１２が上述のように散乱Ｘ線成分の推定量を算出すると、この算出出力（散乱Ｘ線成分の推定量）を推定量補正部１７に供給する。推定量補正部１７には、チャンネル方向用散乱線検出器５及びスライス方向用散乱線検出器１８で検出されたチャンネル方向の散乱Ｘ線の検出出力及びスライス方向の散乱Ｘ線の検出出力がそれぞれ供給されている。
【００２８】
推定量補正部１７は、図５に示すように散乱線推定部１２で算出されたチャンネル方向及びスライス方向の各散乱Ｘ線成分の推定量Ｓｅ（Ｚ）を、各散乱線検出器５、１８で検出された散乱Ｘ線成分の検出量Ｓｍ（Ｚ）でスケーリング補正すると共に、このスケーリング補正した散乱Ｘ線成分の推定量Ｓｆ（Ｚ）に所定の重み係数Ｗｔ（Ｚ）を乗算処理して図３に示す散乱線成分除去部１３に供給する。なお、図５中、Ｓｍ（Ｚ１）は、図４のＸ線検出器４の上側に設けられたチャンネル方向用散乱線検出器５で検出された散乱Ｘ線成分の検出量を示し、Ｓｍ（Ｚ２）は、図４のＸ線検出器４の下側に設けられたチャンネル方向用散乱線検出器５で検出された散乱Ｘ線成分の検出量を示す。また、この図５は、チャンネル方向の散乱Ｘ線成分の推定量のスケーリング補正を示すものであり、スライス方向の散乱Ｘ線成分の推定量のスケーリング補正は、スライス方向用散乱線検出器１８で検出されたチャンネル方向の散乱Ｘ線の検出出力に基づいて別途行われる。
【００２９】
このような散乱Ｘ線成分の推定量のスケーリング補正動作を数式で示すと以下の数１式〜数４式に示すようになる。
【００３０】
【数１】
0004218908.tif 000002
【数２】
0004218908.tif 000003
【数３】
0004218908.tif 000004
【数４】
0004218908.tif 000005
すなわち、推定量補正部１７は、まず、数１式に示す加算平均式を用いて散乱線推定部１２で算出された各散乱Ｘ線成分の推定量Ｓｅ（Ｚ）に対する、各散乱線検出器５、１８で実際に検出された各散乱Ｘ線成分の検出量Ｓｍ（Ｚｎ）の割合を算出すると共に、この検出した各割合を積算処理することで各スケーリング補正係数βを算出する。なお、この演算は、各散乱Ｘ線成分の検出量Ｓｍに対しては、数２式に示すように正規化された重み付け係数Ｗ（ｎ）が乗算処理されるたうえで行われるようになっている。
【００３１】
次に、推定量補正部１７は、数３式の演算式で示すようにこのスケーリング補正係数βを、散乱線推定部１２で算出された散乱Ｘ線成分の推定量Ｓｅ（Ｚ）に乗算処理することで、スケーリング補正した散乱Ｘ線成分の推定量Ｓｆ（Ｚ）を算出する。そして、この散乱Ｘ線成分の推定量Ｓｆ（Ｚ）に所定の重み係数Ｗｔ（Ｚ）を乗算処理して図３に示す散乱線成分除去部１３に供給する。このように、演算で得られた散乱Ｘ線成分の推定量Ｓｅを、実際の検出で得られたＸ線成分の検出量Ｓｍでスケーリング補正することにより、散乱Ｘ線成分の推定量を正確なものとすることができる。
【００３２】
散乱線成分除去部１３は、収集データ記憶部１０から供給される第１の投影データから、推定量補正部１７によりスケーリング補正された推定量の散乱Ｘ線成分を除去することで、直接Ｘ線成分のみからなる第２の投影データを形成し、これを第２の画像再構成部１４に供給する。上述のように、第２の画像再構成部１４は、この散乱Ｘ線成分が除去された第２の投影データに基づいて画像再構成を行い第２のボリュームデータを形成して表示部１５に供給する。これにより、スケーリング補正した散乱Ｘ線成分を除去した第２の投影データに基づいて画像再構成を行うことができるため、さらに良好な画質の撮影画像を得ることができる。
【００３３】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の説明をする。上述の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置のＸ線検出器４に、散乱Ｘ線を遮蔽するチャンネル方向のコリメータ板を設けることで、散乱Ｘ線の推定量演算の簡素化及び高速化を図ったものである。なお、本発明の第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、この点のみが上述の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置と異なるため、以下、この差異の説明のみ行い、重複した説明を省略することとする。
【００３４】
すなわち、この第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、図６に示すようにＸ線検出器４のチャンネル方向に沿って設けられた複数のコリメータ板２０を有している。このコリメータ板２０は、Ｘ線検出器４のチャンネル方向に沿って並設された各Ｘ線検出素子のうち、隣接する各Ｘ線検出素子をそれぞれ分割するかたちで設けられており、チャンネル方向の散乱Ｘ線を遮蔽するようになっている。従って、この第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置のＸ線検出器４には、前記チャンネル方向及びスライス方向の各散乱線検出器５、１８のうち、スライス方向用散乱線検出器１８のみが設けられている。
【００３５】
なお、このコリメータ板２０は、隣接する各Ｘ線検出素子をそれぞれ分割するかたちで設けることとしたが、これは、幾つかの一纏まりのＸ線検出素子を一つのブロックとして、この隣接する各ブロック同士をそれぞれ分割するかたちで設けるようにしてもよい。また、チャンネル方向のみならず、該チャンネル方向に直交する方向であるスライス方向に沿って設けるようにしてもよい。
【００３６】
第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置における図３に示す散乱線推定部１２は、図７（ａ）に示すように三次元的な撮影領域のボリュームデータに基づいて散乱Ｘ線の推定量の演算を行っていたのであるが、このような構成の第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置では、チャンネル方向にコリメータ板２０が設けられているため、Ｘ線検出器４の各Ｘ線検出素子には、チャンネル方向の散乱Ｘ線は入射しないものと考えることができる。
【００３７】
このため、この第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の散乱線推定部１２は、上述の散乱Ｘ線の推定量の演算をスライス方向のボリュームデータに基づいて行う。すなわち、図７（ｂ）は、前記三次元的な撮影領域を真上から見た図、同図（ｃ）は、前記三次元的な撮影領域を横方向から見た図なのであるが、前記散乱線推定部１２は、この図７（ｂ）、（ｃ）に示すように三次元的な撮影領域のボリュームデータを、スライス方向に沿って言わば縦切りにした２次元断面内で上述の散乱Ｘ線の推定量の演算を行い、この散乱Ｘ線の推定量を推定量補正部１７に供給する。推定量補正部１７は、前記スライス方向用散乱線検出器１８からのスライス方向の散乱Ｘ線検出出力に基づいて、スライス方向の上述のスケーリング補正を、散乱線推定部１２から供給された散乱Ｘ線の推定量に対して施し、これを散乱線成分除去部１３に供給する。これにより、このスライス方向のスケーリング補正が施された散乱Ｘ線の推定量に基づいて、上述の再構成動作を行われることとなる。
【００３８】
当該第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、チャンネル方向にコリメータ板２０が設けられているため、散乱Ｘ線の推定量の演算及びスケーリング補正演算を、スライス方向の２次元的なボリュームデータに対して行えばよく、同各演算を３次元的なボリュームデータに対して行う上述の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置よりも、散乱Ｘ線の推定量演算の簡素化及び高速化を図ることができる。
【００３９】
なお、この第３の実施の形態においては、上述の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置のＸ線検出器４にチャンネル方向のコリメータ板２０を設けることとしたが、これは、上述の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置のＸ線検出器４にチャンネル方向のコリメータ板２０を設けるようにしてもよい。この場合、図１に示す散乱線推定部１２において、前述と同様に２次元断面内における散乱Ｘ線の推定量演算を行えばよいため、該演算の簡素化及び高速化を図ることができる。
【００４０】
また、各演算の際に、図８（ａ）、（ｂ）に示すようにマトリクスサイズを減らすと共に、コーン状且つ同心円状に配列したマトリクスで該各演算を行うようにしてもよい。この場合、前記散乱線推定部１２は、各回転角度毎にＸ線検出器４から得られる１列分の投影データである１ビュー毎に、前記コーン状且つ同心円状に配列するマトリクスを形成するように前記収集データ記憶部１０からの投影データをリサンプリングすればよい。これにより、後段の散乱線推定部１２及び散乱線成分除去部１３における演算量を削減することができ、さらなる演算の簡素化及び高速化を図ることができる。
【００４１】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の説明をする。この第４の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、図４を用いて説明したように、Ｘ線検出器４の上下及び左右に設けたチャンネル方向用散乱線検出器５及びスライス方向用散乱線検出器１８で検出した散乱Ｘ線量に基づいて散乱Ｘ線の分布を推定し、この推定結果に基づいて散乱Ｘ線成分を除去するようにしたものである。なお、この第４の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の説明において、上述の各実施の形態と同じ動作を示す箇所には図中同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４２】
すなわち、この第４の実施の形態のＸ線ＣＴ装置は、チャンネル方向用散乱線検出器５及びスライス方向用散乱線検出器１８からの各散乱Ｘ線検出出力に基づいて、三次元的な散乱Ｘ線の分布を推定する散乱線推定部２５と、この推定出力に基づいて、収集データ記憶部１０から読み出された投影データから散乱Ｘ線成分を除去する散乱線成分除去部２６と、この散乱線成分除去部２６により散乱Ｘ線成分が除去された投影データに基づいて、上述の画像再構成処理を行う画像再構成部２７とを有している。
【００４３】
このようなＸ線ＣＴ装置は、散乱線推定部２５が、図１０（ａ）に示すようにＸ線検出器４の上下に設けられたチャンネル方向用散乱線検出器５からの各散乱Ｘ線検出出力Ｓｍ（Ｚ１）、Ｓｍ（Ｚ２）を例えば１次補間処理すると共に、Ｘ線検出器４の左右に設けられたスライス方向用散乱線検出器１８からの各散乱Ｘ線検出出力Ｓｍ（Ｚ１）、Ｓｍ（Ｚ２）を１次補間処理し、この各１次補間結果に基づいて、チャンネル方向及びスライス方向の散乱Ｘ線の分布を推定する。そして、この推定結果を散乱線成分除去部２６に供給する。
【００４４】
散乱線成分除去部２６は、散乱線推定部２５からの推定結果に基づいて、収集データ記憶部１０から読み出された投影データから３次元的に散乱Ｘ線成分を除去し、これを画像再構成部２７に供給する。画像再構成部２７は、この散乱Ｘ線成分が除去された投影データに基づいて上述の画像再構成を行い、これを表示部１５に供給する。これにより、上述の第１の実施の形態と同様に演算処理のみで散乱Ｘ線成分を除去することができる。このため、Ｘ線検出器４に散乱Ｘ線成分の入射を阻止するためのコリメータ板を設ける必要がなく、この分、Ｘ線検出器４の構成を簡略化することができ、これを通じて当該Ｘ線ＣＴ装置をローコストで製作することができる。
【００４５】
なお、この第４の実施の形態のＸ線ＣＴ装置における散乱線推定部２５では、チャンネル方向用散乱線検出器５及びスライス方向用散乱線検出器１８からの各散乱Ｘ線検出出力を１次補間処理することで各方向の散乱Ｘ線の分布を推定することとしたが、これは、スプライン曲線やベジェ曲線による補間処理、或いは２次以上の高次の補間処理を行うようにしてもよい。前記１次補間処理では、各散乱Ｘ線検出出力Ｓｍ（Ｚ１）、Ｓｍ（Ｚ２）の間が直線的に補間処理されるのに対し、スプライン曲線やベジェ曲線による補間処理、或いは２次以上の高次の補間処理では、各散乱Ｘ線検出出力Ｓｍ（Ｚ１）、Ｓｍ（Ｚ２）の間がその中間点をも考慮したかたちで補間処理されることとなる。このため、１次補間処理を行って散乱Ｘ線の分布を推定した場合よりも該推定結果を正確なものとすることができ、散乱線成分除去部２６において、より正確な散乱Ｘ線成分の除去を行うことができ、より良好な再構成画像を得ることができる。
【００４６】
また、この第４の実施の形態のＸ線ＣＴ装置では、散乱線推定部２５において、チャンネル方向及びスライス方向の各散乱線検出器５、１８からの各検出出力に基づく、３次元的な散乱Ｘ線の分布推定を行うこととしたが、これは、図６を用いて説明したように、Ｘ線検出器４にチャンネル方向のコリメータ板２０を設けることで、散乱Ｘ線の分布推定演算をスライス方向のみとすることができ、該演算の簡素化及び高速化を図ることができる。
【００４７】
最後に、上述の実施の形態は本発明のほんの一例である。このため、本発明は、上述の各実施の形態に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、コリメータ板を削減しながらも散乱Ｘ線による撮影画像の画質劣化を防止することができる。このため、このコリメータ板を削減できる分、当該Ｘ線ＣＴ装置の構成の簡略化及びローコスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置のブロック図である。
【図２】前記第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置における拡散方程式による散乱Ｘ線量の推定の仕方を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置のブロック図である。
【図４】前記第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置に設けられているＸ線検出部の構成を示す図である。
【図５】前記第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置において推定した散乱Ｘ線量の補正動作を説明するための図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置に設けられているＸ線検出部の構成を示す図である。
【図７】前記第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の散乱Ｘ線の推定の仕方を説明するための図である。
【図８】前記第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の散乱Ｘ線の推定の仕方の変形例を説明するための図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態のＸ線ＣＴ装置のブロック図である。
【図１０】前記第４の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の散乱Ｘ線分布の推定の仕方を説明するための図である。
【図１１】従来のＸ線ＣＴ装置に設けられているマルチスライス用のＸ線検出部を示す図である。
【図１２】Ｘ線検出部のシンチレータに直接Ｘ線の他に散乱Ｘ線が入射する様子を示す図である。
【図１３】散乱Ｘ線の入射を防止するためにＸ線検出部の前面にチャンネル方向のコリメータ及びスライス方向のコリメータが設けられたＸ線検出部を示す図である。
【符号の説明】
１…寝台、２…架台、３…Ｘ線管、４…Ｘ線検出部、５…チャンネル方向用散乱Ｘ線検出器、６…寝台移動部、７…架台駆動部、８…高電圧発生部、９…データ収集部、１０…収集データ記憶部、１１…第１の画像再構成部、１２…散乱線推定部、１３…散乱線成分除去部、１４…第２の画像再構成部、１５…表示部、１６…システム制御部、１７…推定量補正部、１８…スライス方向用散乱Ｘ線検出器、２０…チャンネル方向のコリメータ板、２５…散乱線分布推定部、２６…散乱線成分除去部、２７…画像再構成部、Ｆ…Ｘ線の焦点
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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