(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
錐形のＸ線ビームを用いＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集することによって得られた画像再構成に必要なデータであって、回転中心における回転軸方向のＸ線ビーム幅を２・Ｄとした場合に前記Ｘ線管を２・Ｄまたはそれよりも薄い間隔で回転軸方向に等間隔で移動させた３以上の各スキャン位置において収集されたデータを用いて、回転軸方向に連続した画像再構成範囲におけるＣＴ画像を生成する画像生成方法であって、
前記画像再構成範囲には、前記画像再構成範囲におけるＣＴ画像を生成するのに必要なデータとして、互いに隣接する２つのスキャン位置において収集されたデータが存在する隣接部を２ヶ所以上含み、当該２ヶ所以上の隣接部において、当該互いに隣接する２つのスキャン位置において収集されたデータの両方を用いてＣＴ画像を生成することを特徴とする画像生成方法。
【請求項２】
前記隣接するスキャン位置の間隔を２・Ｄよりも薄くすることを特徴とする請求項１に記載の画像生成方法。
【請求項３】
前記Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、画像再構成範囲の直径をＳＦＯＶとし、Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣとするとき、隣接するスキャン位置の間隔を２・Ｚとすることを特徴とする請求項２に記載の画像生成方法。
【請求項４】
隣接する前記複数のスキャン位置において、画像再構成範囲がどのビュー角度でも少なくとも一方の状態でのＸ線ビームに含まれるように、Ｘ線管焦点およびＸ線検出器の少なくとも一方を画像再構成範囲の厚さ方向の前後に移動した２つの状態でデータがそれぞれ収集されることを特徴とする請求項１に記載の画像生成方法。
【請求項５】
Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、Ｘ線管とＸ線検出器の距離をｆddとし、画像再構成範囲の直径をＳＦＯＶとするとき、回転中心とＸ線検出器中心とを結ぶ中心線の前後に、
Ｚｆ＝（Ｄ−Ｚ）・ｆdd／（ｆdd−ＦＣ＋ＳＦＯＶ／２）
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
なるＺｆだけ変位した各位置にＸ線管焦点を置く、又はＺｆだけ幅を持ったＸ線管焦点としてデータを収集することを特徴とする請求項４に記載の画像生成方法。
【請求項６】
Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、Ｘ線管とＸ線検出器の距離をｆddとし、画像再構成範囲の直径をＳＦＯＶとするとき、Ｘ線管焦点と回転中心とを結ぶ中心線の前後に、
Ｚｄ＝（Ｄ−Ｚ）・ｆdd／（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
なるＺｄだけ変位した各位置にＸ線検出器を置いてデータを収集することを特徴とする請求項４に記載の画像生成方法。
【請求項７】
あるＣＴ画像を生成するのに互いに隣接する複数のスキャン位置において得られたデータのうちの一方だけでは不足するデータを、他方のデータにて補完することを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の画像生成方法。
【請求項８】
Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、錐形のＸ線ビームを用い前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集し画像再構成に必要なデータを得ることを等間隔に隣接する３以上のスキャン位置毎に行うデータ収集手段と、
各スキャン位置で得たデータを用いて、回転軸方向に連続した画像再構成範囲におけるＣＴ画像を生成する画像再構成手段と
を備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記データ収集手段は、回転中心における回転軸方向のＸ線ビーム幅を２・Ｄとした場合に前記Ｘ線管を２・Ｄまたはそれよりも薄い間隔で回転軸方向に移動させ各スキャン位置においてデータを収集するものであり、
前記画像再構成手段には、前記画像再構成範囲におけるＣＴ画像を生成するのに必要なデータとして、互いに隣接する２つのスキャン位置において収集されたデータが存在する隣接部を２ヶ所以上含み、当該２ヶ所以上の隣接部において、当該互いに隣接する複数のスキャン位置において収集されたデータの両方を用いてＣＴ画像を生成するものであることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
前記隣接するスキャン位置の間隔を２・Ｄよりも薄くすることを特徴とする請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、画像再構成範囲の直径をＳＦＯＶとし、Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣとするとき、隣接するスキャン位置の間隔を２・Ｚとすることを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
隣接する前記複数のスキャン位置において、画像再構成範囲がどのビュー角度でも少なくとも一方の状態でのＸ線ビームに含まれるように、Ｘ線管焦点およびＸ線検出器の少なくとも一方を画像再構成範囲の厚さ方向の前後に移動した２つの状態でデータがそれぞれ収集されることを特徴とする請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、Ｘ線管とＸ線検出器の距離をｆddとし、画像再構成範囲の直径をＳＦＯＶとするとき、回転中心とＸ線検出器中心とを結ぶ中心線の前後に、
Ｚｆ＝（Ｄ−Ｚ）・ｆdd／（ｆdd−ＦＣ＋ＳＦＯＶ／２）
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
なるＺｆだけ変位した各位置にＸ線管焦点を置く、又はＺｆだけ幅を持ったＸ線管焦点としてデータを収集することを特徴とする請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、Ｘ線管とＸ線検出器の距離をｆddとし、画像再構成範囲の直径をＳＦＯＶとするとき、Ｘ線管焦点と回転中心とを結ぶ中心線の前後に、
Ｚｄ＝（Ｄ−Ｚ）・ｆdd／（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
なるＺｄだけ変位した各位置にＸ線検出器を置いてデータを収集することを特徴とする請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
あるＣＴ画像を生成するのに互いに隣接する複数のスキャン位置において得られたデータのうちの一方だけでは不足するデータを、他方のデータにて補完することを特徴とする請求項８から１３の何れか一項に記載の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、画像生成方法およびＸ線ＣＴ（Ｃomputed Ｔomography）装置に関し、さらに詳しくは、Ｘ線ビームの形状が錐形になることに起因するアーチファクト（artifact）を抑制した画像を得ることが出来る画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、従来の画像生成方法を示す説明図である。
Ｘ線管１１およびＸ線検出器５３は、回転中心ＩＣの周りに回転し、種々のビュー角度でデータを収集する。
回転中心ＩＣでのＸ線ビーム幅を２・Ｄとするとき、厚さ２・Ｄ，直径ＳＦＯＶの円筒形空間を画像再構成範囲Ｓ１として画像が生成される。
なお、スキャン面（回転面）をｘｙ面とし、それに直交する軸をｚ軸とする。
【０００３】
図１４に示すように、Ｘ線管１１およびＸ線検出器５３をｚ軸方向に２・Ｄずつ移動し、各位置でスキャンを行えば、隣接する画像再構成範囲Ｓ１，Ｓ２，…のデータが得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１３および図１４に示すように、Ｘ線管１１とＸ線検出器５３の距離ｆddに較べて２・Ｄが十分小さい場合、Ｘ線ビームＸｂの形状が略平板形とみなせるため、従来の画像生成方法で特に問題はなかった。
しかし、図１５に示すように、Ｘ線管１１とＸ線検出器１３の距離ｆddに較べて２・Ｄが小さくない場合、Ｘ線ビームＸｂの形状が錐形となり、画像再構成範囲Ｓ１の一部β１１，β１２をＸ線ビームＸｂが透過せず、データが不足し、これによるアーチファクトを生じる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、Ｘ線ビームの形状が錐形になることに起因するアーチファクトを抑制した画像を得ることが出来る画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、錐形のＸ線ビームを用いＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集し画像再構成に必要なデータを得ることを、隣接する複数のスキャン位置毎に行い、各スキャン位置で得たデータを基に各スキャン位置での画像を生成する画像生成方法であって、回転中心でのＸ線ビーム幅を２・Ｄとし、Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、画像再構成範囲の直径の直径をＳＦＯＶとし、
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
とするとき、画像再構成範囲の厚さを２・Ｚとすると共に、隣接するスキャン位置の間隔を２・Ｚとすることを特徴とする画像生成方法を提供する。
上記第１の観点による画像生成方法では、画像再構成範囲の厚さを２・Ｄとせず、それより薄い２・Ｚとする。後で詳述するように、画像再構成範囲の厚さを２・Ｚとすることで、画像再構成範囲の一部をＸ線ビームが透過しないことがなくなり、アーチファクトを抑制できる。但し、従来のようにｚ軸方向に２・Ｄずつ移動すると、隣接する画像再構成範囲の間に欠落を生じるため、ｚ軸方向に２・Ｚずつ移動し、各位置でスキャンを行い、隣接する画像再構成範囲の間に欠落を生じないようにする。
なお、本明細書において、画像再構成範囲とは、画像再構成時に設定される画像の直径（すなわち、実際に再構成され表示される画像の直径）または画像再構成が可能な最大の画像の直径（すなわち、補正処理が行われている範囲）のいずれでもよい。画像再構成時に設定される画像の直径は、画像再構成が可能な最大の画像の直径と等しいか小さい。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、上記構成の画像生成方法において、あるスキャン位置での画像を生成する際に、該スキャン位置での画像再構成範囲に含まれるデータであって隣接するスキャン位置で得たデータをも利用することを特徴とする画像生成方法を提供する。
後で詳述するように、ｚ軸方向に２・Ｚずつ移動し、各位置でスキャンを行うと、あるスキャン位置での画像再構成範囲の一部のデータが、隣接するスキャン位置でのスキャンでも余分に得られる。
そこで、上記第２の観点による画像生成方法では、隣接するスキャン位置でのスキャンで得られた余分のデータをも利用して、あるスキャン位置での画像再構成範囲の画像を生成する。これにより、画質を向上することが出来る。
【０００７】
第３の観点では、本発明は、錐形のＸ線ビームを用いＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集し画像再構成に必要なデータを得ることを、隣接する複数のスキャン位置毎に行い、各スキャン位置で得たデータを基に各スキャン位置での画像を生成する画像生成方法であって、回転中心でのＸ線ビーム幅を２・Ｄとするとき、画像再構成範囲の厚さを２・Ｄとすると共に、隣接するスキャン位置の間隔を２・Ｄとし、更に、あるスキャン位置での画像を生成する際に、該スキャン位置での画像再構成範囲に含まれるデータであって隣接するスキャン位置で得たデータをも利用することを特徴とする画像生成方法を提供する。
前述したように、画像再構成範囲の厚さを２・Ｄとすると、画像再構成範囲の一部をＸ線ビームが透過せず、データが不足する。ところが、後で詳述するように、あるスキャン位置での画像再構成範囲の一部のデータが、隣接するスキャン位置でのスキャンで余分に得られ、この余分のデータで前記不足したデータを補完することが出来る。
そこで、上記第３の観点による画像生成方法では、隣接するスキャン位置でのスキャンで得られた余分のデータを利用して、あるスキャン位置での画像再構成範囲の画像を生成する。これにより、アーチファクトを抑制することが出来る。
【０００８】
第４の観点では、本発明は、錐形のＸ線ビームを用いＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集し得られた画像再構成に必要なデータを基に画像を生成する画像生成方法であって、回転中心でのＸ線ビーム幅を２・Ｄとするとき、厚さ２・Ｄの画像再構成範囲がどのビュー角度でも少なくとも一方の状態でのＸ線ビームに含まれるように、Ｘ線管焦点およびＸ線検出器の少なくとも一方を画像再構成範囲の厚さ方向の前後に移動した２つの状態でデータをそれぞれ収集し、これらデータを基に厚さ２・Ｄの画像再構成範囲の画像を生成することを特徴とする画像生成方法を提供する。
前述したように、画像再構成範囲の厚さを２・Ｄとすると、画像再構成範囲の一部をＸ線ビームが透過せず、データが不足する。ところが、Ｘ線管焦点およびＸ線検出器の少なくとも一方を画像再構成範囲の厚さ方向の前後に移動すると、前に移動した状態および後ろに移動した状態の少なくとも一方の状態では、前記Ｘ線ビームが透過しなかった部分にもＸ線ビームが透過するようになる。
そこで、上記第４の観点による画像生成方法では、Ｘ線管焦点およびＸ線検出器の少なくとも一方を画像再構成範囲の厚さ方向の前後に移動した２つの状態でデータをそれぞれ収集する。これにより、不足したデータを補完でき、アーチファクトを抑制することが出来る。
【０００９】
第５の観点では、本発明は、錐形のＸ線ビームを用いＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集し得られた画像再構成に必要なデータを基に画像を生成する画像生成方法であって、回転中心でのＸ線ビーム幅を２・Ｄとし、Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、Ｘ線管とＸ線検出器の距離をｆddとし、画像再構成範囲の直径の直径をＳＦＯＶとするとき、回転中心とＸ線検出器中心とを結ぶ中心線の前後に、
Ｚｆ＝（Ｄ−Ｚ）・ｆdd／（ｆdd−ＦＣ＋ＳＦＯＶ／２）
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
なるＺｆだけ変位した各位置にＸ線管焦点を置いてデータをそれぞれ収集し、これらデータを基に厚さ２・Ｄの画像再構成範囲の画像を生成することを特徴とする画像生成方法を提供する。
上記第５の観点による画像生成方法では、Ｘ線検出器は移動せず、Ｘ線管焦点だけを画像再構成範囲の厚さ方向の前後にＺｆだけ移動した２つの状態でデータをそれぞれ収集する。これにより、不足したデータを補完でき、アーチファクトを抑制することが出来る。
【００１０】
第６の観点では、本発明は、錐形のＸ線ビームを用いＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集し得られた画像再構成に必要なデータを基に画像を生成する画像生成方法であって、回転中心でのＸ線ビーム幅を２・Ｄとし、Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、Ｘ線管とＸ線検出器の距離をｆddとし、画像再構成範囲の直径の直径をＳＦＯＶとするとき、Ｘ線管焦点と回転中心とを結ぶ中心線の前後に、
Ｚｄ＝（Ｄ−Ｚ）・ｆdd／（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
なるＺｄだけ変位した各位置にＸ線検出器を置いてデータをそれぞれ収集し、これらデータを基に厚さ２・Ｄの画像再構成範囲の画像を生成することを特徴とする画像生成方法を提供する。
上記第６の観点による画像生成方法では、Ｘ線管焦点は移動せず、Ｘ線検出器だけを画像再構成範囲の厚さ方向の前後にＺｄだけ移動した２つの状態でデータをそれぞれ収集する。これにより、不足したデータを補完でき、アーチファクトを抑制することが出来る。
【００１１】
第７の観点では、本発明は、錐形のＸ線ビームを用いＸ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集し得られた画像再構成に必要なデータを基に画像を生成する画像生成方法であって、Ｘ線管焦点と回転中心とＸ線検出器中心とが直線上に並んだ状態を想定した時の回転中心でのＸ線ビーム幅を２・Ｄとし、Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、Ｘ線管とＸ線検出器の距離をｆddとし、画像再構成範囲の直径の直径をＳＦＯＶとするとき、回転中心とＸ線検出器中心とを結ぶ中心線の前後に、
Ｚｆ＝（Ｄ−Ｚ）・ｆdd／（ｆdd−ＦＣ＋ＳＦＯＶ／２）
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
なるＺｆだけ幅を持ったＸ線管焦点とすることを特徴とする画像生成方法を提供する。
前述したように、画像再構成範囲の厚さを２・Ｄとすると、画像再構成範囲の一部をＸ線ビームが透過せず、データが不足する。ところが、Ｘ線管焦点に画像再構成範囲の厚さ方向に幅を持たせると、Ｘ線ビームの画像再構成範囲の厚さ方向の幅が広がり、前記Ｘ線ビームが透過しなかった部分にもＸ線ビームが透過するようになる。
そこで、上記第７の観点による画像生成方法では、Ｘ線管焦点に幅を持たせてデータを収集する。これにより、データの不足を生じず、アーチファクトを抑制することが出来る。
【００１２】
第８の観点では、本発明は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、錐形のＸ線ビームを用い前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集し画像再構成に必要なデータを得ることを隣接する複数のスキャン位置毎に行うデータ収集手段と、各スキャン位置で得たデータを基に各スキャン位置での画像を生成する画像再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記データ収集手段は、回転中心でのＸ線ビーム幅を２・Ｄとし、Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、画像再構成範囲の直径の直径をＳＦＯＶとするとき、隣接するスキャン位置の間隔Ｚｓを、
Ｚｓ＝２・Ｚ
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
とし、前記画像再構成手段は、画像再構成範囲の厚さを２・Ｚとすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第８の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第１の観点による画像生成方法を好適に実施できる。
【００１３】
第９の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成手段は、あるスキャン位置での画像を生成する際に、該スキャン位置での画像再構成範囲に含まれるデータであって隣接するスキャン位置で得たデータをも利用することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第９の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第２の観点による画像生成方法を好適に実施できる。
【００１４】
第１０の観点では、本発明は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、錐形のＸ線ビームを用い前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集し画像再構成に必要なデータを得ることを隣接する複数のスキャン位置毎に行うデータ収集手段と、各スキャン位置で得たデータを基に各スキャン位置での画像を生成する画像再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記データ収集手段は、回転中心でのＸ線ビーム幅を２・Ｄとするとき、隣接するスキャン位置の間隔Ｚｓを、
Ｚｓ＝２・Ｄ
とし、前記画像再構成手段は、画像再構成範囲の厚さを２・Ｄとし、更に、あるスキャン位置での画像を生成する際に、該スキャン位置での画像再構成範囲に含まれるデータであって隣接するスキャン位置で得たデータをも利用することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１０の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第３の観点による画像生成方法を好適に実施できる。
【００１５】
第１１の観点では、本発明は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、錐形のＸ線ビームを用い前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集し画像再構成に必要なデータを得るデータ収集手段と、得たデータを基に画像を生成する画像再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記データ収集手段は、回転中心でのＸ線ビーム幅を２・Ｄとするとき、厚さ２・Ｄの画像再構成範囲がどのビュー角度でもＸ線ビームに含まれるように、Ｘ線管およびＸ線検出器の少なくとも一方を画像再構成範囲の厚さ方向の前後に移動した２つの状態でデータをそれぞれ収集し、前記画像再構成手段は、２つの状態で収集したデータを基に厚さ２・Ｄの画像再構成範囲の画像を生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１１の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第４の観点による画像生成方法を好適に実施できる。
【００１６】
第１２の観点では、本発明は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、錐形のＸ線ビームを用い前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集し画像再構成に必要なデータを得るデータ収集手段と、得たデータを基に画像を生成する画像再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記データ収集手段は、回転中心でのＸ線ビーム幅を２・Ｄとし、Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、Ｘ線管とＸ線検出器の距離をｆddとし、画像再構成範囲の直径の直径をＳＦＯＶとするとき、回転中心とＸ線検出器中心とを結ぶ中心線の前後に、
Ｚｆ＝（Ｄ−Ｚ）・ｆdd／（ｆdd−ＦＣ＋ＳＦＯＶ／２）
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
なるＺｆだけ変位した各位置にＸ線管焦点を置いてデータをそれぞれ収集し、前記画像再構成手段は、Ｚｆだけ変位した各位置にＸ線管焦点を置いて収集したデータを基に厚さ２・Ｄの画像再構成範囲の画像を生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１２の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第５の観点による画像生成方法を好適に実施できる。
【００１７】
第１３の観点では、本発明は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、錐形のＸ線ビームを用い前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集し画像再構成に必要なデータを得るデータ収集手段と、得たデータを基に画像を生成する画像再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記データ収集手段は、回転中心でのＸ線ビーム幅を２・Ｄとし、Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、Ｘ線管とＸ線検出器の距離をｆddとし、画像再構成範囲の直径の直径をＳＦＯＶとするとき、Ｘ線管焦点と回転中心とを結ぶ中心線の前後に、
Ｚｄ＝（Ｄ−Ｚ）・ｆdd／（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
なるＺｄだけ変位した各位置にＸ線検出器を置いてデータをそれぞれ収集し、前記画像再構成手段は、Ｚｄだけ変位した各位置にＸ線検出器を置いて収集したデータを基に厚さ２・Ｄの画像再構成範囲の画像を生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第６の観点による画像生成方法を好適に実施できる。
【００１８】
第１４の観点では、本発明は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、錐形のＸ線ビームを用い前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の少なくとも一方を回転中心の周りに回転させ各ビュー角度でデータを収集し画像再構成に必要なデータを得るデータ収集手段と、得たデータを基に画像を生成する画像再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線管は、Ｘ線管焦点と回転中心とＸ線検出器中心とが直線上に並んだ状態を想定した時の回転中心でのＸ線ビーム幅を２・Ｄとし、Ｘ線管と回転中心の距離をＦＣとし、Ｘ線管とＸ線検出器の距離をｆddとし、画像再構成範囲の直径の直径をＳＦＯＶとするとき、回転中心とＸ線検出器中心とを結ぶ中心線の前後に、
Ｚｆ＝（Ｄ−Ｚ）・ｆdd／（ｆdd−ＦＣ＋ＳＦＯＶ／２）
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
なるＺｆだけ幅を持った焦点を持つことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第７の観点による画像生成方法を好適に実施できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１００のブロック図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、テーブル装置８と、走査ガントリ９とを具備している。
【００２１】
操作コンソール１は、操作者の指示入力や情報入力などの受け付ける入力装置２と、スキャン処理や画像生成処理などを実行する中央処理装置３と、制御信号などを撮影テーブル８や走査ガントリ９とやり取りする制御インタフェース４と、走査ガントリ９で取得したデータを収集するデータ収集バッファ５と、データから再構成した画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータや画像を記憶する記憶装置７とを具備している。
【００２２】
テーブル装置８は、被検体を乗せるクレードル８ｃと、そのクレードル８ｃをｚ軸方向およびｙ軸方向に移動させるための移動コントローラ８ａとを具備している。
なお、ｙ軸を上下方向とし、ｚ軸をクレードル８ｃの長手方向とする。また、ｙ軸とｚ軸に直交する軸をｘ軸とする。被検体の体軸は、ｚ軸方向を向くことになる。
【００２３】
走査ガントリ９は、Ｘ線管コントローラ１０と、Ｘ線管１１と、コリメータ１２と、Ｘ線検出器１３と、データ収集部１４と、回転中心ＩＣの回りにＸ線管１１やＸ線検出器１３などを回転させるための回転コントローラ１５と、Ｘ線検出器コントローラ１６とを具備している。
【００２４】
中央処理装置３の制御下で、移動コントローラ８ａと、Ｘ線管コントローラ１０と、コリメータ１２と、データ収集部１４と、回転コントローラ１５と、Ｘ線検出器コントローラ１６と、データ収集バッファ５とが、データ収集手段として動作し、画像再構成に必要なデータを得る。
また、中央処理装置３が、データ収集バッファ５に得たデータを基に画像を生成する。
【００２５】
−第１の実施形態−
図２に示すように、回転中心ＩＣでのＸ線ビーム幅を２・Ｄとし、Ｘ線管１１と回転中心ＩＣの距離をＦＣとし、画像再構成範囲Ｓ１の直径をＳＦＯＶとし、
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
とするとき、中央処理装置３は、厚さ２・Ｚ，直径ＳＦＯＶの円筒形空間を画像再構成範囲Ｓ１として画像を生成する。
図２の（ａ）と（ｂ）は対向ビューを表しているが、これらの図から判るように、画像再構成範囲Ｓ１の一部をＸ線ビームＸｂが透過しないことがなくなり、アーチファクトを抑制できる。
【００２６】
図３に示すように、移動コントローラ８ａは、ｚ軸方向に２・Ｚずつ離れた各スキャン位置Ｚ１，Ｚ２，…にクレードル８ｃを移動する。
そして、中央処理装置３は、各スキャン位置Ｚ１，Ｚ２，…で得たデータから厚さ２・Ｚ，直径ＳＦＯＶの画像再構成範囲Ｓ１，Ｓ２，…の画像を生成する
これにより、隣接する画像再構成範囲Ｓ１，Ｓ２，…の間に欠落を生じないようになる。
【００２７】
−第２の実施形態−
第２の実施形態では、上記第１の実施形態と同様に画像再構成範囲の厚さを２・Ｚとすると共に隣接するスキャン位置の間隔を２・Ｚとするが、ある画像再構成範囲の画像を生成するのに、対応するスキャン位置で得たデータだけでなく、隣接するスキャン位置で得たデータの一部をも使用する。
【００２８】
例えば、図４に示すように、画像再構成範囲Ｓ２の斜線部α１のデータは、対応するスキャン位置Ｚ２でのスキャンで得られるだけでなく、隣接するスキャン位置Ｚ１でのスキャンでも得られる。また、画像再構成範囲Ｓ２の斜線部α３のデータは、対応するスキャン位置Ｚ２でのスキャンで得られるだけでなく、隣接するスキャン位置Ｚ３でのスキャンでも得られる。
そこで、中央処理装置３は、スキャン位置Ｚ２で得たデータだけでなく、スキャン位置Ｚ１，Ｚ３で得たデータの一部をも使用して、画像再構成範囲Ｓ２の画像を生成する。
【００２９】
第２の実施形態では、データ数が増えるため、画質を向上できる。
【００３０】
−第３の実施形態−
第３の実施形態では、従来と同様に画像再構成範囲の厚さを２・Ｄとすると共に隣接するスキャン位置の間隔を２・Ｄとするが、ある画像再構成範囲の画像を生成するのに、対応するスキャン位置で得たデータだけでは不足するデータを、隣接するスキャン位置で得たデータの一部で補完する。
【００３１】
図５に示すように、画像再構成範囲Ｓ２の厚さを２・Ｄとした場合、先に説明したように、画像再構成範囲Ｓ２の画像を生成するのにデータが不足する部分β21，β22，β23，β24 を生じる。
一方、画像再構成範囲Ｓ２の画像を生成するのに使用しない余分のデータが得られる部分γ21，γ22，γ23，γ24 をも生じる。
【００３２】
図６，図７は、スキャン位置Ｚ２での一つのビューと、隣接するスキャン位置Ｚ１，Ｚ３での対向ビューとを示している。
中央処理装置３は、スキャン位置Ｚ２で得たデータでは画像再構成範囲Ｓ２の画像を生成するのに不足する部分β21（図５の（ａ）参照））のデータを、隣接するスキャン位置Ｚ１でのスキャンで部分γ14から得られる余分のデータで補完する。また、スキャン位置Ｚ２で得たデータでは画像再構成範囲Ｓ２の画像を生成するのに不足する部分β22（図５の（ａ）参照））のデータを、隣接するスキャン位置Ｚ３でのスキャンで部分γ33から得られる余分のデータで補完する。また、スキャン位置Ｚ２で得たデータでは画像再構成範囲Ｓ２の画像を生成するのに不足する部分β23（図５の（ｂ）参照））のデータを、隣接するスキャン位置Ｚ１でのスキャンで部分γ12から得られる余分のデータで補完する。さらに、スキャン位置Ｚ２で得たデータでは画像再構成範囲Ｓ２の画像を生成するのに不足する部分β24（図５の（ｂ）参照））のデータを、隣接するスキャン位置Ｚ３でのスキャンで部分γ31から得られる余分のデータで補完する。
【００３３】
第３の実施形態では、データ不足を補えるため、アーチファクトを抑制できる。また、第１及び第２の実施形態に較べて、スキャン位置の間隔を大きくすることが出来る。
【００３４】
−第４の実施形態−
第４の実施形態では、従来と同様に画像再構成範囲の厚さを２・Ｄとするが、画像を生成するのにデータが不足する部分（図５のβ21，β22，β23，β24）を作らないため、Ｘ線管焦点を移動して２つの状態でスキャンを行う。
【００３５】
図８に示すように、Ｘ線管コントローラ１０は、Ｘ線管１１を通常の位置（破線で示す位置＝Ｘ線管焦点と回転中心ＩＣとＸ線検出器中心とが直線上に並ぶ位置）よりｚ方向に−Ｚｆだけ移動させる。ここで、
Ｚｆ＝（Ｄ−Ｚ）・ｆdd／（ｆdd−ＦＣ＋ＳＦＯＶ／２）
である。
そして、この状態でスキャンし、データを得る。
【００３６】
次に、図９に示すように、Ｘ線管コントローラ１０は、Ｘ線管１１を通常の位置よりｚ方向に＋Ｚｆだけ移動させる。
そして、この状態でスキャンし、データを得る。
【００３７】
図８と図９を参照すれば判るように、画像再構成範囲Ｓ０のどの部分も、−Ｚｆだけ移動した状態および＋Ｚｆだけ移動した状態の少なくとも一方の状態では、Ｘ線ビームＸｂが透過している。よって、２つの状態で得たデータを使用して画像を生成すれば、データの不足がなくなり、アーチファクトを抑制することが出来る。
【００３８】
−第５の実施形態−
第５の実施形態では、従来と同様に画像再構成範囲の厚さを２・Ｄとするが、画像を生成するのにデータが不足する部分（図５のβ21，β22，β23，β24）を作らないため、Ｘ線検出器１３を移動して２つの状態でスキャンを行う。
【００３９】
図１０に示すように、Ｘ線検出器コントローラ１６は、Ｘ線検出器１３を通常の位置（破線で示す位置＝Ｘ線管焦点と回転中心ＩＣとＸ線検出器中心とが直線上に並ぶ位置）よりｚ方向に−Ｚｄだけ移動させる。ここで、
Ｚｄ＝（Ｄ−Ｚ）・ｆdd／（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）
である。
そして、この状態でスキャンし、データを得る。
【００４０】
次に、図１１に示すように、Ｘ線検出器コントローラ１６は、Ｘ線検出器１３を通常の位置よりｚ方向に＋Ｚｄだけ移動させる。
そして、この状態でスキャンし、データを得る。
【００４１】
図１０と図１１を参照すれば判るように、画像再構成範囲Ｓ０のどの部分も、−Ｚｄだけ移動した状態および＋Ｚｄだけ移動した状態の少なくとも一方の状態では、Ｘ線ビームＸｂが透過している。よって、２つの状態で得たデータを使用して画像を生成すれば、データの不足がなくなり、アーチファクトを抑制することが出来る。
【００４２】
なお、Ｘ線管焦点およびＸ線検出器１３の両方を移動してもよい。
例えば、Ｘ線管１１を−Ｚｆ／２だけ移動し且つＸ線検出器１３を−Ｚｄ／２だけ移動した状態と、Ｘ線管１１を＋Ｚｆ／２だけ移動し且つＸ線検出器１３を＋Ｚｄ／２だけ移動した状態の２つの状態でそれぞれスキャンを行ってもよい。
【００４３】
−第６の実施形態−
第６の実施形態では、従来と同様に画像再構成範囲の厚さを２・Ｄとするが、画像を生成するのにデータが不足する部分（図５のβ21，β22，β23，β24）を作らないために、Ｘ線管焦点に幅を持たせる。
【００４４】
図１２に示すように、Ｘ線管１１は、ｚ軸方向に２・Ｚｆの焦点幅を持っている。
このＺｆは、回転中心でのＸ線ビーム幅を２・Ｄとし、Ｘ線管１１と回転中心ＩＣの距離をＦＣとし、Ｘ線管１１とＸ線検出器１３の距離をｆddとし、画像再構成範囲の直径の直径をＳＦＯＶとするとき、
Ｚｆ＝（Ｄ−Ｚ）・ｆdd／（ｆdd−ＦＣ＋ＳＦＯＶ／２）
Ｚ＝Ｄ・（ＦＣ−ＳＦＯＶ／２）／ＦＣ
である。
このように、２・Ｚｆの焦点幅を持たせると、Ｘ線ビームＸｂの厚さが広がり、一点のＸ線管焦点の場合のＸ線ビーム（破線で示す）の幅２・Ｄでは透過しなかった画像再構成範囲Ｓ０の部分にもＸ線ビームＸｂが透過するようになる。
これにより、データの不足を生じず、アーチファクトを抑制することが出来る。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、スキャン面が錐形になることに起因するアーチファクトを抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置のブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る画像生成処理の説明図である。
【図３】第１の実施形態に係るスキャン位置の移動を示す説明図である。
【図４】第２の実施形態に係る画像生成処理の説明図である。
【図５】データが不足する部分と余分のデータが得られる部分の説明図である。
【図６】第３の実施形態に係る画像生成処理の説明図である。
【図７】図６の対向ビューの説明図である。
【図８】第４の実施形態に係る画像生成処理の説明図である（第１の状態）。
【図９】第４の実施形態に係る画像生成処理の説明図である（第２の状態）。
【図１０】第５の実施形態に係る画像生成処理の説明図である（第１の状態）。
【図１１】第５の実施形態に係る画像生成処理の説明図である（第２の状態）。
【図１２】第６の実施形態に係る画像生成処理の説明図である。
【図１３】従来の画像生成処理の説明図である（略平板形のＸ線ビームの場合）。
【図１４】従来のスキャン位置の移動の説明図である。
【図１５】従来の画像生成処理の説明図である（錐形のＸ線ビームの場合）。
【符号の説明】
１                操作コンソール
３                中央処理装置
８                テーブル装置
８ａ              移動コントローラ
８ｃ              クレードル
９                走査ガントリ
１１              Ｘ線管
１３              Ｘ線検出器
１００            Ｘ線ＣＴ装置
【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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【図１４】
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【図１５】
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