(57)【要約】      （修正有）【課題】矩形状の２次元Ｘ線検出器を備えたＣＴ装置において、アーチファクトの発生を抑制しつつ、画質レベルが一様な断面像を提供する。【解決手段】再構成領域入力手段３１０により、所望する円柱状の再構成領域の半径および高さを入力し、再構成拡張領域算出手段３２０は、入力された再構成領域と、ビュー方向の投影データが揃っていない領域と、に基づいて再構成領域の拡張量を算出する。投影データ縦方向拡張量算出手段３３０は、投影データを外挿又はコピーすることにより、再構成領域の拡張量に対応した拡張投影データを生成し、拡張投影データ及び投影データを用いて再構成を行う。【選択図】図１
2009279301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーンビーム状のＸ線を発生させるＸ線源と、
前記Ｘ線源に対向して配置され、被検体を透過した前記Ｘ線を検出して前記被検体の投影データを出力するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を回転移動させる回転手段と、
前記投影データを外挿またはコピーすることにより拡張投影データを生成し、その拡張投影データを用いて、前記Ｘ線検出器における前記被検体の体軸方向に沿った上下端付近の領域であって、投影データが揃わない領域のデータを補完することにより、前記投影データと前記拡張投影データとからなる円柱状の再構成領域を形成する投影データ拡張手段と、
前記投影データと前記拡張投影データとに基づいて再構成演算を行い、前記被検体のＸ線ＣＴ像を生成する再構成手段と、
前記Ｘ線ＣＴ像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とするコーンビームＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記円柱状の再構成領域の高さを所望の値に設定する設定手段を更に備え、
前記投影データ拡張手段は、その設定された値に応じた前記拡張投影データを生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載のコーンビームＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記再構成手段は、前記被検体のアキシャル像、サジタル像、及びコロナル像のうちの少なくとも一つを生成する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコーンビームＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記サジタル像及びコロナル像を、前記投影データのみに基づいて再構成するか、前記投影データと前記拡張投影データとに基づいて再構成するか、を選択可能な選択手段を更に備え、
前記再構成手段は、前記選択手段による選択結果に基づいて前記サジタル像及び前記コロナル像を再構成すると共に、前記投影データと前記拡張投影データとに基づいて前記アキシャル像を再構成する、
ことを特徴とする請求項３に記載のコーンビームＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、矩形状の２次元Ｘ線検出器を備えたＣＴ装置において、３次元的ＣＴ像を生成するために有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、Ｘ線イメージインテンシファイアなど円形の２次元Ｘ線検出器の回転撮影データを用いて、３次元的コーンビームＣＴ像を生成すると、その再構成領域は球形となることが知られている。
【０００３】
一方、フラットパネルディテクター（以下「ＦＰＤ」）などの矩形状（本明細書においては、長方形形状及び正方形状を総称して矩形状という。）の２次元Ｘ線検出器の回転撮影データを用いると、その再構成領域はおおよそ回転中心軸を中心とする円柱形状となるが、厳密にはＸ線ビームが平行ビームでない事から、円柱領域の上下端ではビュー方向（回転移動の方向）の検出器データが揃う再構成領域、すなわち、ビュー毎に撮影される投影データが１８０度+α（α：Ｘ線ビームのファン方向（体軸方向にほぼ直交する方向）の開き角）分揃う再構成領域は、円柱状の両端が鉛筆の芯のように狭くなった形状になる。
【０００４】
その円柱状の両端が鉛筆の芯のように狭くなった形状の再構成領域の投影データを再構成すると、上下端付近のスライスにおけるアキシャル像は、中央部分は１８０度+α分の投影データを用いて再構成されるが、アキシャル像の周辺部位は、投影データが不足するため暗く表示される。また、サジタル像やコロナル像においては、上端部及び下端部が暗く表示されたり、画像が欠けたりする。
【０００５】
図８は、直径２０ｃｍ、内径１９ｃｍ（壁厚５ｍｍ）のアクリルでできた円柱容器の中に水を入れて構成したファントムを、従来のコーンビームＸ線ＣＴ装置を用いて撮像し、円柱状の両端が鉛筆の芯のように狭くなった形状の再構成領域の投影データを再構成して得られたサジタル像（図８（a））、コロナル像（図８（b））、アキシャル像（図８（c））を示す。
【０００６】
図８（a）のサジタル像においては、線源方向はＸ線ビームが拡がっていないため、ＣＴ再構成に必要な１８０度+αもしくは３６０度の投影データが揃っておらず、ビュー方向に投影データが不足している。そのため、投影データが不足している領域は、投影データが揃っている領域に比べて暗く表示され、再構成領域のほぼ右半分が、右端部へ近づくにつれて狭まっている。
【０００７】
図８（ｂ）のコロナル像は、Ｘ線源が紙面から垂直に浮いた方向に存在している位置からの投影データを再構成したものであり、再構成領域は左右方向の端部に向かって狭まっている。
【０００８】
図８（ｃ）のアキシャル像は、Ｘ線源１１の回転軌道面から離れた領域ほど暗く表示され、再構成領域が円形になっていない。
【０００９】
図８のようにビュー方向の投影データが揃わない再構成領域の画像レベルを、ビュー方向の投影データが揃う再構成領域の画像レベルと合わせる較正法として、例えば特許文献１には、各再構成点のＣＴ逆投影演算時の加算投影数を保存し、加算投影数で割算する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２０４７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
矩形状の２次元検出器を用いたコーンビームＸ線ＣＴ装置において、一般にはその再構成領域は回転中心軸を中心とする円柱形状である事が期待されるが、実際にはＸ線ビームが平行ビームでない事から、投影データがビュー方向にすべて揃う再構成領域は、円柱領域の上下端では鉛筆の芯のように狭くなり、この部分が有効に使用できないＣＴ断面像となっていた。
【００１１】
本発明者は、特許文献１の方法を用いて、この投影データがビュー方向に揃わない領域の画像レベルを合わせようとしたところ、以下の問題点を見出した。
【００１２】
特許文献１は、２次元Ｘ線検出器を回転中心軸の像が中心にからずれるようにシフト配置し、３６０度回転撮影したときの３次元的ＣＴ像の画像レベルを一様にするために有効な技術である。特許文献１の方法は、３６０度の検出器データが揃う領域と、ＣＴ再構成演算に最低限必要な１８０度以上の投影データが存在する再構成点とが混在する場合には有効であるが、前記円柱再構成領域の上下端は、ＣＴ再構成演算に必要な１８０度方向の投影データが揃わない領域であるため、適用すると画像レベルは一様になるものの、アーチファクトを生じるという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、アーチファクトの発生を抑止しつつ、ビュー方向の投影データが揃わない領域の再構成像の画像レベルと、ビュー方向の投影データが揃う領域の再構成像とを一様にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、投影データを上下方向に外挿し拡大する事で、１８０度方向の投影データが存在する領域を拡大し、アーチファクトを発生する事無く、画像レベルが一様な、完全円柱視野の３次元的コーンビームＣＴ像を生成する、コーンビームＸ線ＣＴ装置を実現する。
【００１５】
より詳しくは、本発明に係るコーンビームＸ線ＣＴ装置は、コーンビーム状のＸ線を発生させるＸ線源と、前記Ｘ線源に対向して配置され、被検体を透過した前記Ｘ線を検出して前記被検体の投影データを出力するＸ線検出器と、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を回転移動させる回転手段と、前記投影データを外挿またはコピーすることにより拡張投影データを生成し、その拡張投影データを用いて、前記Ｘ線検出器における前記被検体の体軸方向に沿った上下端付近の領域であって、投影データが揃わない領域のデータを補完することにより、前記投影データと前記拡張投影データとからなる円柱状の再構成領域を形成する投影データ拡張手段と、前記投影データと前記拡張投影データとに基づいて再構成演算を行い、前記被検体のＸ線ＣＴ像を生成する再構成手段と、前記Ｘ線ＣＴ像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、２次元Ｘ線検出器の投影データを用いたコーンビームＸ線ＣＴ装置において、アーチファクトの発生を抑止しつつ、ビュー方向の投影データが揃わない領域の再構成像の画像レベルと、ビュー方向の投影データが揃う領域の再構成像とを一様にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面に従って本発明に係るコーンビームＸ線ＣＴ装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１８】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明を適用したＣアーム方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１の概略構成を示すブロック図であり、被検体２に対してＸ線を照射し、被検体２のＸ線透過画像を撮影して投影データを得る撮影部１０と、撮影部１０の各構成要素を制御したり投影データに基づいて被検体２の３次元的Ｘ線ＣＴ像を再構成したりする制御演算部２０とを備える。
【００１９】
図１ａは、本発明を適用した座位方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１ａの概略構成を示すブロック図であり、撮影部１０ａと、撮影部１０ａの各構成要素を制御したり、３次元的Ｘ線ＣＴ像を再構成したりする制御演算部２０ａとを備える。
【００２０】
図１ｂは、図１ａと似た装置構成であるが、Ｘ線源１１と２次元Ｘ線検出器１２が、被検体２の周りを回転する代わりに、Ｘ線源１１、２次元Ｘ線検出器１２が床に固定され、回転台１９にのせられた被検体２が自転する事を特徴とする、被検体回転方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１ｂの概略構成を示すブロック図である。図１ｂのコーンビームＸ線ＣＴ装置の装置構成は、上記回転動作の特徴を除いては、図１、図１ａのコーンビームＸ線ＣＴ装置の装置構成と重複するため、以下説明を省略する。
【００２１】
また、図１（及び図１ａ、図１ｂ）のコーンビームＸ線ＣＴ装置１（及び１ａ、１ｂ）は、画像を表示する表示装置８０と、表示装置８０に表示された画像の位置を移動するための指示を入力するための、マウスや、キーボード、トラックボール等からなる情報入力装置７０とを備える。
【００２２】
（撮影部１０）
Ｃアーム方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１の撮影部１０は、被検体２を載せる寝台１７と、寝台１７に載せられた被検体２にＸ線を照射するＸ線源１１と、Ｘ線源１１に対向する位置に設置され、被検体２を透過したＸ線を検出することにより投影データを出力する２次元Ｘ線検出器１２と、Ｘ線源１１及び２次元Ｘ線検出器１２を機械的に接続するＣ型アーム１３とを備える。また撮影部１０は、Ｃ型アーム１３を保持するＣ型アーム保持体１４と、Ｃ型アーム保持体１４を天井に取り付ける天井支持体１５と、天井支持体１５を図２の状態で、前後左右の２次元方向に移動可能に支持する天井レール１６と、被検体２に造影剤を注入するインジェクタ１８とを備える。
【００２３】
（撮影部１０ａ）
座位方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１ａの撮影部１０ａは、被検体２を載せる椅子７と、椅子７に載せられた被検体２にＸ線を照射するＸ線源１１と、Ｘ線源１１に対向する位置に設置され、被検体２を透過したＸ線を検出することにより投影データを出力する２次元Ｘ線検出器１２と、Ｘ線源１１及び２次元Ｘ線検出器１２を機械的に接続する旋回アーム５とを備える。また撮影部１０は、旋回アーム５を保持する支柱６と、支柱６及び椅子７を保持する固定架台８とを備える。
【００２４】
Ｘ線源１１は、Ｘ線を発生するＸ線管１１ｔと、Ｘ線管１１ｔからのＸ線照射の方向を円錐または四角錐状に制御するコリメータ１１ｃとを備える。
【００２５】
２次元Ｘ線検出器１２は、ＴＦＴ素子を用いるフラットパネルディテクター「ＦＰＤ」が用いられる。また、２次元Ｘ線検出器１２は、Ｘ線透過像を可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア１２ｉ（図示しない）と、Ｘ線イメージインテンシファイア１２ｉによる可視光像を撮影するテレビカメラ１２ｃ（図示しない）等からなる２次元Ｘ線検出器に置き換えてもよい。
【００２６】
上記旋回アーム５及びＣ型アーム１３は、被検体２の撮影に際して、所定の投影角度（ビュー角度ともいう。）毎に回転中心軸４を中心として回転移動する。これにより、上記Ｘ線源１１及び２次元Ｘ線検出器１２は、ほぼ同一の円軌道上で回転移動しながら、Ｘ線撮影を行う。この回転移動については、画像再構成演算に使用される幾何学パラメータが存在する。幾何学パラメータとして、旋回アーム５またはＣ型アーム１３が回転移動することにより、Ｘ線源１１と２次元Ｘ線検出器１２とが描く円軌道を含む面である回転軌道面（ミッドプレーン）３と、回転中心軸４が挙げられる。
【００２７】
（制御演算部２０）
制御演算部２０（２０ａ）は、撮影部１０（１０ａ）を制御する撮影部制御手段１００（１００ａ）と、撮影部１０（１０ａ）が出力した投影データを収集して格納する画像収集手段１１０と、収集されたＸ線画像データに基づいて３次元的Ｘ線ＣＴ像を再構成する再構成手段２００と、本発明の特徴である円柱形状のコーンビーム再構成領域を補完するための投影データ拡張手段３００とを備える。更に、再構成手段２００で生成した３次元的Ｘ線ＣＴ像を表示する画像表示手段１２０を備える。
【００２８】
（撮影部制御手段１００）
Ｃアーム方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１の撮影部制御手段１００は、Ｃ型アーム１３が、回転中心軸４の回りを回転する（以下「プロペラ回転」という。）回転移動を制御する撮影系回転制御手段１０１と、天井支持体１５の天井レール１６上での位置を制御してＣ型アーム１３の被検体２に対する位置を２次元的に制御する撮影系位置制御手段１０２とを備える。更に撮影部制御手段１００は、Ｘ線管１１ｔに流す管電流のＯＮ、ＯＦＦ等を制御するＸ線照射制御手段１０３と、インジェクタ１８が被検体２に注入する造影剤の注入量及び注入タイミングを制御するインジェクタ制御手段１０４と、寝台１７の位置を制御して被検体２の位置を調整するための寝台制御手段１０６と、２次元Ｘ線検出器１２によるＸ線透過像の撮影を制御する検出系制御手段１０７とを備える。
【００２９】
（撮影部制御手段１００ａ）
座位方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１ａの撮影部制御手段１００は、旋回アーム６が、回転中心軸４の回りを回転する回転移動を制御する撮影系回転制御手段１０１と、２次元Ｘ線検出器１２によるＸ線透過像の撮影を制御する検出系制御手段１０７とを備える。更に撮影部制御手段１００ａは、Ｘ線管１１ｔに流す管電流のＯＮ、ＯＦＦ等を制御するＸ線照射制御手段１０３と、椅子７の位置を制御して被検体２の位置を調整するための椅子位置制御手段１０５とを備える。
【００３０】
（再構成手段２００）
再構成手段２００は、前処理手段２１０と、フィルタリング手段２２０と、逆投影手段２３０とを備える。
【００３１】
前処理手段２１０は、画像収集手段１１０が収集した投影データをＸ線吸収係数の分布像に変換するための手段である。本実施の形態では、まず、被検体２及び寝台１７を撮影視野内に配置しない状態で予め撮影された空気のＸ線透過像の各画素データに対して自然対数変換演算を施す。次に被検体２を寝台１７に載せた状態で撮影したＸ線透過像の各画素データに対して自然対数変換演算を施す。上記２つのＸ線透過画像の差分を取ることにより、被検体２及び寝台１７のＸ線吸収係数の分布像を得る。
【００３２】
フィルタリング手段２２０は、Ｘ線ＣＴ画像再構成におけるフィルタリング処理を行う。
逆投影手段２３０は、フィルタリング処理後の投影データに対し、例えばフェルドカンプの方法に基づいて逆投影演算を行い、３次元的再構成ＣＴ像２４０（以下「再構成ＣＴ像２４０」という。）を生成する。再構成ＣＴ像２４０の出力は、通常はアキシャル断面像を積層したものとして行われる。
【００３３】
（投影拡張手段３００）
投影データ拡張手段３００は、再構成領域入力手段３１０と、再構成拡張領域算出手段３２０と、投影データ縦方向拡張量算出手段３３０とを備える。
【００３４】
再構成領域入力手段３１０は、円柱再構成領域の再構成半径、円柱高さの入力を受け付ける。
【００３５】
再構成拡張領域算出手段３２０は、再構成領域入力手段３１０で入力された再構成領域（再構成半径、円柱高さ）を投影データの揃う再構成領域と比較し、再構成領域拡張量、拡張の有無を算出する。
【００３６】
投影データ縦方向拡張量算出手段３３０は、再構成拡張領域算出手段３２０で設定した再構成領域拡張量を投影データの縦方向の拡張量に変換する。必要に応じて画像と拡張領域を表示装置８０に表示し、投影データ縦方向拡張量を決定する。投影データを外挿する、又は投影データをコピーすることにより、投影データを縦方向に拡張し、縦方向拡張投影データ３４０を生成する。
【００３７】
縦方向拡張投影データ３４０は、フィルタリング手段２２０に送られ、逆投影手段２３０により、体軸方向に拡張された３次元的コーンビームＣＴ像が生成される。
【００３８】
上記のコーンビームＸ線ＣＴ装置１の仕様例は次のとおりである。Ｘ線管１１ｔと回転中心軸４との距離は８００ｍｍ、回転中心軸４と２次元Ｘ線検出器ＦＰＤのＸ線入射面との距離は４００ｍｍ、ＦＰＤのＸ線入射面の大きさは４００ｍｍ×３００ｍｍの長方形状であって、画像サイズは２０４８×１５３６、そして画素ピッチは０．２ｍｍである。ＦＰＤにＸ線が入射すると、まずＸ線入射面でＣｓＩ等の発光体により光に変換され、光信号はフォトダイオードにより電荷に変換される。蓄積した電荷は一定のフレームレートごとにＴＦＴ素子によりデジタル信号に変換され、読み出される。回転撮影モードでは、毎秒３０フレーム、画像サイズ１０２４×７６８で投影データを読み出す。撮影系回転制御手段１０１は、２次元Ｘ線検出器１２を、被検体２の左手の方向（−１００度）から天井方向（０度）を通過し、被検体２の右手方向（＋１００度）まで移動させる、すなわち、Ｘ線管１１ｔを被検体２の右手方向（＋１００度）から天井方向（０度）を通過し、被検体２の左手方向（−１００度）まで移動させることにより、２００度の投影角度にわたって被検体２の２次元投影データを撮影する。Ｃ型アーム１３の回転速度の代表例は１秒当たり４０度で、スキャン時間は５秒である。
【００３９】
また、コーンビームＸ線ＣＴ装置１ａの回転の仕様例は次のとおりである。撮影系回転制御手段１０１は、Ｘ線源１１と２次元Ｘ線検出器１２とを、被検体２の周りに回転させ、検出系制御手段１０７により、被検体２の３６０°の投影データを撮影する。旋回アーム５の回転速度の代表例は１秒当たり３７．５度で、スキャン時間は９．６秒である。
【００４０】
次に、本実施形態のコーンビームＸ線ＣＴ装置１（１ａ）による撮影における動作の概要について説明する。
【００４１】
Ｃ型アーム方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１では、先ず撮影系回転制御手段１０１はＣ型アーム１３のプロペラ回転を開始する。回転加速期間を経たのち、Ｘ線照射制御手段１０３は、Ｘ線管１１ｔにＸ線を照射し、検出系制御手段１０７は２次元Ｘ線検出器１２による撮像を開始する。Ｘ線管１１ｔから照射されたＸ線は、被検体２を透過した後、２次元Ｘ線検出器１２に取り込まれる。２次元Ｘ線検出器１２の信号は、Ａ／Ｄ変換を経た後、デジタル信号からなる２次元の投影データとして画像収集手段１１０に記録される。２次元Ｘ線検出器ＦＰＤの標準走査モードは毎秒３０フレームである。撮影による投影角度間隔は１．３３度で、５秒間に１５０枚のＸ線透過像を取得する。２００度の回転撮影が完了すると、Ｘ線照射制御手段１０３はＸ線管１１ｔのＸ線照射を終了し、撮影系回転制御手段１０１は回転減速期間を経たのち回転を停止する。
【００４２】
座位方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１ａによる撮影の動作は次のとおりである。先ず撮影系回転制御手段１０１は旋回アーム５の回転を開始する。２２．５度の回転加速期間を経たのち、Ｘ線照射制御手段１０３は、Ｘ線管１１ｔからＸ線を照射し、検出系制御手段１０７は２次元Ｘ線検出器１２による撮像を開始する。撮影による投影角度間隔は１．２５度で、９．６秒間に２８８枚の投影データを取得する。３６０度の回転撮影が完了すると、Ｘ線照射制御手段１０３はＸ線管１１ｔからのＸ線照射を終了し、撮影系回転制御手段１０１は２２．５度の回転減速期間を経たのち回転を停止する。
【００４３】
再構成手段２００は、以上のような撮影に並行し、あるいは撮影終了後に画像収集手段１１０から２次元の投影データを読み出し、この投影データに基づいて画像再構成演算を行い、被検体２の３次元的Ｘ線ＣＴ像の再構成演算を行う。画像表示手段１２０は、３次元的Ｘ線ＣＴ像を、ＣＲＴ装置や液晶ディスプレイ装置等からなる表示装置８０に表示する。なお画像表示手段１２０は、画像収集手段１１０に記録された２次元の投影データの表示、及び投影データ拡張手段３００において拡張する領域を設定又は表示するためにも使用される。
【００４４】
図２は、長方形形状の２次元検出器を備えたコーンビームＸ線ＣＴ装置の円柱形状再構成視野の様子を示す。Ｘ線源１１と２次元Ｘ線検出器１２は対向する位置を保ったまま回転中心軸４を中心に１８０+α度または３６０度回転する。
【００４５】
円柱領域３１は、２次元Ｘ線検出器１２の横方向、縦方向の長さから決まる、理想的な円柱再構成領域を示す。領域３２は、Ｘ線ビームが平行ビームでないときの再構成領域であり、円柱領域３１の上下端では投影データが揃う再構成領域、すなわち、ある縦方向の位置において１８０+α度または３６０度分の投影データが全て揃う再構成領域は鉛筆の芯のように狭くなる様子を示す。本発明は、投影データの縦方向拡張により、ＣＴ再構成演算に必要なビュー方向の投影データがわずかに不足する円柱再構成領域の上下端の投影データを補完し、完全な円柱領域の再構成領域を生成するため、アキシャル断面表示では完全な円形の出力スライスが増え有益である。
【００４６】
しかし、コロナル・サジタル方向の断面表示については端部の外挿・またはコピーによる拡張が直線的な体表面として現れ視認性の向上に必ずしもつながらないので、コロナル・サジタル拡張表示のＯＮ／ＯＦＦをユーザが設定できる機能を設ける。
【００４７】
次に、図３のフローチャート及び図４乃至５の表示画面図を用いて、本発明の特徴である投影データ拡張手段３００の、各処理の内容を説明する。
【００４８】
図４は、投影データ拡張手段３００における設定画面を示す。画面上側に２次元Ｘ線投影画像表示領域４０があり、画面下側には縦方向拡張量設定欄８１と、コロナル・サジタル拡張表示のＯＮ／ＯＦＦを設定するためのコロナル・サジタル拡張ボタン８２とがある。縦方向拡張量は、０（投影拡張処理無し）から、検出器サイズ、Ｘ線源−検出器距離から幾何学的に計算される完全円柱視野を、再構成するために必要な縦方向拡張量＝ＭＡＸ値（図では５０ｍｍ）までの間の数値を設定できるようになっており、マウスや、キーボード、トラックボール等の情報入力装置７０を用い入力する。４１は投影拡張処理が無いときのＣＴ再構成領域、４２は設定した縦方向拡張量で演算した場合のＣＴ再構成領域を示す。
【００４９】
図５は、図４においてコロナル・サジタル拡張表示ＯＮが選択されたときの、投影データ拡張手段３００により生成された投影データから再構成された３次元的Ｘ線ＣＴ像の表示画面を示す。画面５０はアキシャル再構成像表示画面、
画面６０はコロナル、サジタルの縦方向断面像の表示画面を示す。
【００５０】
境界線５１、６１は、それぞれ投影拡張処理が無いときのＣＴ再構成領域の境界線、境界線５２、６２は設定した縦方向拡張量で逆投影したときのＣＴ再構成領域の境界線、線５３、６３は再構成領域入力手段３１０で入力した円柱の再構成半径、高さ、すなわち、縦方向に最大量拡張したとき（図４におけるＭＡＸ＝５０ｍｍの拡張を行ったとき）の境界線を示す。
【００５１】
図６は、図４においてコロナル・サジタル拡張表示ＯＦＦが選択されたときの、投影データ拡張手段３００により生成された投影データから再構成された３次元的Ｘ線ＣＴ像の表示画面を示す。画面５０はアキシャル再構成像表示画面、画面６０はコロナル、サジタルの等縦方向断面像の表示画面を示す。境界線５１は、投影拡張処理が無いときのアキシャル断面表示領域の境界線、境界線５２は設定した縦方向拡張量で拡張されたアキシャル断面表示領域の境界線、線５３、６３は再構成領域入力手段３１０で入力した円柱の再構成半径、高さを示す。
【００５２】
図６では、アキシャル像は、投影データ縦方向拡張量算出手段３３０により縦方向に拡張された拡張投影データと２次元Ｘ線検出器１２から検出された投影データとを含む縦方向拡張投影データ３４０を逆投影して得られた再構成像であり、境界線５１及び５２の内側の領域が断面像として表示される。一方、コロナル、サジタル等の縦方向断面像は、拡張投影データを含まず、２次元Ｘ線検出器１２から検出された投影データのみを再構成して得られた断面像であり、境界線６１の内側の領域のみからなる断面像が表示される。
【００５３】
以下、図３を用い、投影データ拡張処理の手順を説明する。
【００５４】
（ステップＳ３１０）
マウスや、キーボード、トラックボール等の情報入力装置７０から、円柱再構成領域の再構成半径、円柱高さを入力し、再構成領域入力手段３１０がその入力値を取得する。
【００５５】
また、再構成半径、円柱高さをユーザが入力する代わりに、検出器サイズ、Ｘ線源−検出器距離から幾何学的に計算される最大円柱再構成視野を自動設定する機能を設けてもよい。
【００５６】
（ステップＳ３２０）
再構成拡張領域算出手段３２０は、ステップＳ３１０で再構成領域入力手段３１０が取得した再構成領域（再構成半径、円柱高さ）を投影データの揃う再構成領域と比較し、再構成領域拡張量、拡張の有無を算出する。算出した再構成拡張領域は、図５の境界線５２、６２に示すように３次元的Ｘ線ＣＴ像を表示する際に、拡張領域境界として表示することもできる。
【００５７】
（ステップＳ３２１）
ステップＳ３１０で設定した再構成領域（再構成半径、円柱高さ）が、投影データが揃う再構成領域より大きいか比較し、大きい（ＹＥＳ）と判断された場合は、ステップＳ３３０以降の投影データの拡張処理を実行する。
【００５８】
一方、小さい（ＮＯ）と判断された場合は、投影データの拡張は不要であるため、終了する（ステップＳ３２２）。
【００５９】
（ステップＳ３３０）
再構成拡張領域算出手段３２０は、ステップＳ３２０で設定した再構成領域拡張量を投影データの縦方向の拡張量に変換し、検出器サイズ、Ｘ線源−検出器距離から幾何学的に計算される完全円柱視野を、再構成するために必要な縦方向拡張量＝ＭＡＸ値（図４では５０ｍｍ）を計算する。
【００６０】
（ステップＳ３３１）
ユーザは、情報入力装置７０を用い、０（投影拡張処理無し）と、ステップＳ３３０で計算した最大縦方向拡張量＝ＭＡＸ値（図４では５０ｍｍ）を表示し、実際に適用する縦方向拡張量を入力する。
【００６１】
（ステップＳ３３２）
投影データ縦方向拡張量算出手段３３０は、ステップＳ３３１で入力された縦方向拡張量で、投影データを、外挿処理の方法、または縦方向境界値のコピーにより縦方向に拡張し、縦方向拡張投影データ３４０を生成する。
円柱の上下端を再構成しようとする場合、図２から分かるように、Ｘ線源１１に近い側のビュー方向で投影データが上下方向に不足する。投影データを縦方向に外挿することにより、この投影データの不足を補う。円柱の上下端及び外周部へ行くほど、投影データが不足するビュー方向の割合が増加するため、拡張投影データが再構成演算に使用される割合が増大する。
【００６２】
なお、前述した図４において、サジタル像、コロナル像について拡張表示がＯＦＦにされた場合は、サジタル像、コロナル像は、ステップＳ３２１においてＮＯと判断されたときと同様に、投影データのみについて再構成されるが、アキシャル像については、縦方向拡張投影データ３４０を用いて生成される。
【００６３】
図７は、本発明を適用したコーンビームＸ線ＣＴ装置を用いてファントムを撮像し、本実施形態の方法を用いて縦方向に拡張した投影データを用いて再構成して得られたサジタル像（図７（a））、コロナル像（図７（b））、アキシャル像（図７（c））を示す。ファントムは、直径２０ｃｍ、内径１９ｃｍ（壁厚５ｍｍ）のアクリルでできた円柱容器の中に水を入れて構成した。本実施形態によれば、図７（ｃ）に示すように、投影データの縦方向外挿により、収集できなかった投影角度方向（ビュー方向）の投影データの補完が行われ、回転軌道面３から大きく離れたアキシャル断面でも円形視野の一様なＣＴ像を出力できるようになる。
【００６４】
これにより、例えば６４スライスのマルチスライスＸ線検出器において上端付近の１乃至４スライスと下端付近の６１乃至６４スライスのアキシャル像においても円形視野のアキシャル像が得られるため、６４スライスから得られる複数のアキシャル像を配列表示した場合にも、画像レベルが揃ったアキシャル像を配列表示することができ、視認性を向上させることができる。
【００６５】
また、本発明によれば、図７（ａ）のサジタル像、図７（ｂ）コロナル像が示すように、上端及び下端の再構成視野の境界線を水平に表示することができる。
【００６６】
本発明によれば、長方形形状の２次元検出器を用いたコーンビームＸ線ＣＴ装置において、ＣＴ再構成演算に必要な１８０度方向の投影データが存在する領域を拡大し、アーチファクトを発生する事無く、画像レベルが一様な、完全円柱視野の３次元的Ｘ線ＣＴ像を生成することができるため、有効に診断に使用できないＣＴ断面像を無くし、頭部、腹部等の造影撮影、並びに歯顎、腰椎、四肢等の整形分野の診断性能を向上させることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明を適用したＣアーム方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１の概略構成を示すブロック図である。
【図１ａ】本発明を適用した座位のコーンビームＸ線ＣＴ装置１ａの概略構成を示すブロック図である。
【図１ｂ】本発明を適用した被検体回転方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１ｂの概略構成を示すブロック図である。
【図２】長方形形状の２次元検出器を備えたコーンビームＸ線ＣＴ装置の円柱形状再構成視野の様子を説明する図である。
【図３】本発明の投影データ拡張手段における処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の投影データ拡張手段３００における設定画面を示す図である。
【図５】本発明の投影データ拡張手段３００により生成された投影データから再構成された３次元的Ｘ線ＣＴ像の表示画面を示す図である。
【図６】本発明の投影データ拡張手段３００により生成された投影データから再構成された３次元的Ｘ線ＣＴ像の表示画面を示す図である。
【図７】本発明の投影データ拡張手段３００により生成された投影データから再構成された３次元的Ｘ線ＣＴ像の各断面を示す図である。
【図８】従来のコーンビームＸ線ＣＴ像による各断面像の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１…コーンビームＸ線ＣＴ装置、１ａ…座位方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置、１ｂ…被検体回転方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置、２…被検体、３…回転軌道面（ミッドプレーン）、４…回転中心軸、５…旋回アーム、６…支柱、７…椅子、８…固定架台、１０…撮影部、１０ａ…座位方式のコーンビームＸ線ＣＴ１ａの撮影部、１１…Ｘ線源、１１ｔ…Ｘ線管、１１ｃ…コリメータ、１２…２次元Ｘ線検出器、１３…Ｃ型アーム、１４…Ｃ型アーム保持体、１５…天井支持体、１６…天井レール、１７…寝台、１８…インジェクタ、１９…回転台、２０…制御演算部、２０ａ…座位方式のコーンビームＸ線ＣＴ１ａの制御演算部、２１…回転中心軸の２次元Ｘ線検出器１２への投影、３０…アキシャル再構成像表示領域、３１…理想的な円柱再構成領域、３２…Ｘ線ビームが平行ビームでないときの再構成領域、４０…Ｘ線投影画像表示領域、４１…投影拡張処理が無いときのＣＴ再構成領域、４２…設定した縦方向拡張量で演算した場合のＣＴ再構成領域、５０…アキシャル再構成像表示画面、５１…投影拡張処理が無いときのアキシャル再構成領域の境界線、５２…設定した縦方向拡張量で逆投影したときのアキシャル再構成領域の境界線、５３…入力した円柱の再構成半径の境界線、６０…縦方向断面像表示画面、６１…投影拡張処理が無いときの縦方向再構成の境界線、６２…設定した縦方向拡張量で逆投影したときの縦方向再構成領域の境界線、６３…入力した円柱の再構成高さ、７０…情報入力装置、８０…表示装置、８１…縦方向拡張量設定欄、８２…コロナル・サジタル拡張ボタン、１００…撮影部制御手段、１００ａ…座位方式のコーンビームＸ線ＣＴ１ａの撮影部制御手段、１０１…撮影系回転制御手段、１００ｂ…被検体回転方式のコーンビームＸ線ＣＴ１ｂの撮影部制御手段、１０２…撮影系位置制御手段、１０３…Ｘ線照射制御手段、１０４…インジェクタ制御手段、１０５…椅子位置制御手段、１０６…寝台制御手段、１０７…検出系制御手段、１１０…画像収集手段、１２０…画像表示手段、２００…再構成手段、２１０…前処理手段、２２０…フィルタリング手段、２３０…逆投影手段、２４０…再構成ＣＴ像、３００…投影データ拡張手段、３１０…再構成領域入力手段、３２０…再構成拡張領域算出手段、３３０…投影データ縦方向拡張量算出手段、３４０…縦方向拡張投影データ
【図１】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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２】
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【図７】
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【図８】
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