JP2003275201A

JP2003275201A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2003275201A
Application number: JP2003043580A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Taguchi; 克行田口; Hiroshi Aradate; 博荒舘
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-12-25
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2003-09-30
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: JP3455534B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、高画質な画像を再構成できるＸ線
ＣＴ装置を提供することを目的とする。【解決手段】Ｘ線ビーム発生源２１と、少なくとも２
列の検出器２３と、寝台を移動させる寝台移動部１５
と、ヘリカルスキャンにおいて検出器２３により得られ
た３つの投影データをスライス方向に補間し、目的とす
るスライス上の任意の位相のデータを求める補間処理部
２９と、補間処理部２９により得られた投影データに基
づいて目的とするスライス位置の画像を再構成する画像
再構成部３１から成る。

Description

【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ＣＴ装置に関
し特にヘリカルスキャンを行うことにより得られる画像
のアーチファクトを減少させることができるＸ線ＣＴ装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】（１）シングルスライスＣＴ近年、Ｘ線ＣＴ装置は、図４５（ａ）に示すように、扇
状のＸ線ビーム（ファンビーム）を発生するＸ線焦点１
０１と、ファン状あるいは直線状にＭチャンネル、例え
ば１０００チャンネルの検出素子を１列に並べた検出器
１０３とを有するシングルスライスＣＴが主流である。
このＸ線焦点１０１と検出器１０３を図４５（ｂ）に示
すように被検体の周囲に回転させ、被検体を通過したＸ
線強度のデータ（投影データと称する）を収集する。１
回転で例えば１０００回投影データを収集し、このデー
タを基に後述の方法で画像再構成する。尚、１回のデー
タ収集を１ビュー、１ビューにおける１検出素子のデー
タを１ビーム、１ビューにおける全ビーム（全検出素子
のデータ）をまとめて実データと称する。

【０００３】（２）２つのスキャン方式Ｘ線ＣＴ装置の２つのスキャン方式について説明する。
第１のスキャン方式は、コンベンショナルスキャンであ
る。図４６（ａ）に示すように目的とする断面、例えば
断面Ａの周囲を１回転させるスキャン方式である。複数
の断面、例えば断面Ａと断面Ｂの画像を得たい場合は、
図４６（ａ）に示すように、まず断面Ａの周囲を１回転
しながらデータを収集し、その後、被検体を載せた寝
台、あるいはＸ線焦点１０１と検出器１０３を移動して
断面Ｂと回転面を合わせる。その後、断面Ａと同様に被
検体の周囲を１回転しながらデータを収集する。従っ
て、撮影範囲が被検体の体軸方向（Ｚ軸方向）に広い場
合、目的とする断面が多い場合には撮影時間が長くな
る。

【０００４】第２のスキャン方式は、ヘリカルスキャン
である。図４６（ｂ）に示すように、Ｘ線焦点と検出器
を連続的に回転させながらその回転と同期させて寝台を
被検体の体軸方向に移動させてデータを収集するスキャ
ン方式である。Ｘ線焦点１０１の軌跡が被検体周囲をら
せん状にスキャンする。このスキャン方式によると広範
囲を高速にスキャンできる。

【０００５】尚、座標系は図５１（ｃ）の左図のように
定義する。ＸＹ面がコンベンショナルスキャンでスキャ
ンする断面Ａ，Ｂに相当し、Ｚ軸方向は被検体の体軸方
向であり、シングルスライスＣＴではスライス方向と称
される方向である。

【０００６】（３）コンベンショナルスキャンの画像再
構成Ｘ線ＣＴ装置の画像再構成を簡単に説明する。コンベン
ショナルスキャンの場合は以下の３ステップから成る。
尚、ここでは図４７の左上に示すように回転中心に矢印
の信号だけが存在する被検体を想定する。

【０００７】［１］データ収集と補正コンベンショナルスキャンでデータ収集する。回転角は
９０°しか図示しないが、通常３６０°、１８０°＋フ
ァン角等である。投影データは図４７右上のようになっ
ている。この投影データを検出器１０３の感度、Ｘ線強
度等、種々の要因を考慮して補正し、生データを得る。

【０００８】［２］再構成関数とのコンボリューショ
ン演算それぞれの角度の生データと再構成関数をコンボリュー
ションする。コンボリューションデータは図４７右下の
ようになり、元々存在した信号の周囲が窪んでいる。

【０００９】［３］逆投影演算コンボリューションデータをそのデータを収集したとき
のＸ線の通過パス上の全画素（ピクセル）に加算する。
図４７左下はある角度での逆投影演算を示す。これを必
要な角度だけ繰り返すと、元の信号だけが残る。

【００１０】（４）ヘリカルスキャンの画像再構成図４６に示した２つのスキャン方式、コンベンショナル
スキャンとヘリカルスキャンの状態を横から見たのが図
４８である。横軸をスライス（Ｚ軸）方向、横軸を回転
位相（角度）とし、各データのサンプリング位置を矢印
で結んで表している。以下、このような図をスキャン図
と称する。

【００１１】図４８（ａ）のコンベンショナルスキャン
では、前述の［１］に相当する、目的とするスライス面
で必要な３６０°のデータが収集されており、前述のよ
うに［１］〜［３］のステップによる画像再構成ができ
る。

【００１２】これに対して図４８（ｂ）のヘリカルスキ
ャンでは、らせん状スキャンであるために目的とするス
ライス面においては１ビューしか収集されていない。そ
こで前述の［１］の代わりに、収集した投影データを補
正した生データをＺ軸方向に補間して必要なデータを得
た後、前述の［２］〜［３］を行う。シングルスライス
ＣＴにおける代表的な補間方法は下記（ａ），（ｂ）の
２種類である。

【００１３】（ａ）３６０°補間法３６０°補間法とは、図４９（ａ）のように、目的のス
ライス位置を挟み、かつ最も近い同位相の２ビューの実
データをスライス面とサンプリング位置との距離の逆比
で線形補間する方法である。

【００１４】例えば目的とするスライス位置（スライス
面のＺ座標）をＺ＝Ｚ０とすると、このスライス位置で
収集されたデータは位相０°における１ビューだけであ
る。そこで、例えば位相θのデータを得る場合にはスラ
イス位置の上側の実データ１と、下側の実データ２を選
択し、それぞれのデータをサンプリングしたＺ座標と目
的のスライス位置Ｚ０の距離（Ｚ座標）の逆比で線形補
間し、補間データを得る。これを必要な全位相分繰り返
す。

【００１５】（ｂ）対向ビーム補間法仮想的なデータである対向ビームを使う方法である。図
４９（ｃ）のように焦点が黒丸の位置にあるときに収集
した実データの各々の検出素子へのビームは実線矢印の
ようになっている。このとき、左側のビーム１と、Ｘ線
焦点が白丸の位置にあるときの点線のビームは、同じパ
スを通過するビームである。この白丸からのビームを対
向ビームと称する。同様にビーム２と薄灰色からの点線
のビーム、ビーム３と濃灰色からの点線のビームは同じ
パスを通過するビーム、対向ビームである。このよう
に、黒丸における全てのビームは対向するビームをもっ
ている。そこで各ビーム毎に対応する対向ビームを白
丸、薄灰色、濃灰色の焦点位置のデータから抜き出して
仮想的なデータ（対向データと称する）を形成し、この
実データと対向データで線形補間する方法が対向ビーム
補間法である。

【００１６】ヘリカルスキャンの場合には、対向データ
のサンプリング位置は図４９（ｄ）のように、ビーム毎
（チャンネル毎）に異なるが、以下では中心チャンネル
のサンプリング位置で代表させ、図４９（ｂ）のように
点線で表示する。尚、ヘリカルスキャンの補間方法に
は、この他にも補間に非線形な関数を用いたもの等、幾
つか提案されている。

【００１７】（５）スライスプロファイルと画質システムの性能を表す指標の代表的なものがスライスプ
ロファイルと画質である。スライスプロファイルは、Ｚ
軸方向（スライス方向）のレスポンスを示すものであ
る。一例を図５０に示すが、矩形に近く、実効スライス
厚（半値幅）が薄いほど良いものである。即ち、プロフ
ァイル１とプロファイル２は実効スライス厚は同じであ
るが、プロファイル１の方が矩形に近いので優れ、プロ
ファイル２とプロファイル３では、プロファイル２の方
が実効スライス厚が薄いので優れている。

【００１８】図４９に示すように、補間に使う２つのデ
ータのサンプリング位置の距離を補間間隔と称するが、
補間間隔は、３６０°補間法ではヘリカルピッチ相当、
対向ビーム補間法ではヘリカルピッチの１／２になり、
対向ビーム補間法の方が狭くなっている。ヘリカルスキ
ャンにおける実効スライス厚は、補間間隔が狭いほど薄
くなるので、対向ビーム補間法の方が薄くなる。

【００１９】（６）マルチスライスＣＴ高精細に広範囲を高速に撮影したいという要求から、図
５１（ａ），（ｂ），（ｃ）のように検出器列を２列、
４列、８列というように複数列備えるマルチスライスＣ
Ｔが提案されている。図５２（ａ）は、それらをＺ軸方
向から見たもので、図中の円が有効視野ＦＯＶ（Ｆｉｅ
ｌｄｏｆＶｉｅｗ）である。図５２（ｂ）は４列マ
ルチスライスＣＴをＺ軸に垂直な方向からＺ軸を含めて
観察したもので、Ｘ線焦点から検出器素子へ入射するＸ
線が回転中心を通過するときの（Ｘ線焦点から距離ＦＣ
Ｄの）Ｚ軸方向のビームの厚みを基本スライス厚Ｔとす
る。

【００２０】（７）マルチスライスＣＴにおけるヘリカ
ルスキャンマルチスライスＣＴにおけるヘリカルスキャンについて
は、特開平４−２２４７３６号公報に記載されている。
マルチスライスＣＴにおけるヘリカルピッチＰは、前述
のシングルスライスＣＴにおける基本ピッチの概念を拡
張し、以下の式（１）に示すように検出器列数Ｎと基本
スライス厚Ｔの積、即ち、回転中心におけるトータルス
ライス厚と同じとされている。

【００２１】Ｐ＝Ｎ×Ｔ…（１）以下、ヘリカルピッチを基本スライス厚で割った値でヘ
リカルピッチを表現する。式（１）では、ピッチ４のヘ
リカルスキャンとなる。

【００２２】前記公報で提案されているＮ列マルチスラ
イスＣＴでピッチＮでヘリカルスキャンしたときの補間
方法の１つは、シングルスライスＣＴの３６０°補間法
を拡張したものである。

【００２３】図５３は４列マルチスライスＣＴで上の方
法を行った場合を示すスキャン図である。図４９（ａ）
の３６０°補間法と同様に、目的とするスライス位置を
挟む２つの実データで補間する方法である。これを隣接
補間法と仮称する。補間間隔が３６０°補間法と同じく
基本スライス厚相当なので、実効スライス厚は３６０°
補間法と同程度であることがわかる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述の
（７）の補間方法では、実効スライス厚が厚い。このた
め、実効スライス厚を薄くするために対向ビームを使う
ことが考えられる。

【００２５】図５４（ａ）は、Ｐｉｔｃｈ＝４でのヘリ
カルスキャンでの対向ビームを表したものである。対向
ビームは斜線で示してあり、１回転目が左傾斜線、２回
転目が縦線で示してあるが、その大半が実データのサン
プリング位置と重なっていることが分かる。シングルス
ライスＣＴの考え方を拡張して対向ビームを集めて対向
データを形成すると、黒丸の実データの対向データは黒
の矩形で示される範囲になる。しかし、対向データの大
半が目的とするスライス位置から見て実データと同じ側
に存在することから、大半が外挿になること、しかも対
向ビームを一続きになるようにすると、ビーム（チャン
ネル）によってはスライス位置に最も近いビームではな
くなることが分かる。従って、外挿のため誤差が大きく
なり、最も近いビームでないために実効スライス厚も厚
くなる。

【００２６】図５４（ｂ）は上の問題を解決すべく、実
データとは反対側の対向ビームを集めて対向データを形
成した例である。必ず内挿になるので誤差は小さいが、
サンプリング位置と重み付け補間の重みが隣合うビーム
同士で不連続部分が発生するので、この部分に対応する
方向に画質劣化が生じる。

【００２７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、高画質な画像を再構成できるＸ線ＣＴ装置を提供す
ることを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、Ｘ線ビームを被検体に向けて曝射するＸ
線ビーム発生源と、このＸ線ビームを検出して投影デー
タを得る少なくとも２つの検出器列を有する検出手段
と、前記被検体が載置される寝台をこの被検体の体軸方
向に移動させる寝台移動手段と、前記Ｘ線ビーム発生源
を回転させながらＸ線ビームを発生させると共に前記寝
台移動手段により被検体をスライス方向に移動させてヘ
リカルスキャンを実行させる制御部と、前記ヘリカルス
キャンにおいて前記検出手段により得られた３つ以上の
投影データをスライス方向に補間し、目的とするスライ
ス位置の投影データを得る補間処理部と、この補間処理
部により得られた投影データに基づいて、前記目的とす
るスライス位置の画像を再構成する画像再構成部と、を
備えたことを特徴とするものである。本発明によれば、
補間ペアの切替えなどに伴うギャップが抑制され、高画
質な再構成画像が得られる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面を参照して説明する。図１は本発明に係るＸ線ＣＴ
装置の第１実施形態を示したブロック図である。

【００３０】第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１０は、目的
とするスライス位置で隣接補間法を用いてＸ線ビーム
（検出データ）を補間すると共に、このスライス位置を
中心にして前後にずらした少なくとも２つのスライス位
置で隣接補間法を用いてＸ線ビームを補間し、これらの
Ｘ線ビームを重み付け加算することによって目的とする
スライスのＸ線ビームとしている。

【００３１】第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１０は、図１
に示すように、システム制御部１１と、架台、寝台制御
部１３と、寝台移動部１５と、Ｘ線制御装置１７と、高
電圧発生装置１９と、Ｘ線ビーム発生源２１と、検出器
２３と、回転架台２５と、データ収集部２７と、補間処
理部２９と、画像再構成部３１と、表示部３３とを有し
ている。

【００３２】システム制御部１１は、図示していない入
力装置を用いて入力されたスライス厚、回転速度等のヘ
リカルスキャン条件の内、回転速度とスライス厚とファ
ン角等を架台、寝台制御信号として架台、寝台制御部１
３に対して出力する。また、システム制御部１１は、Ｘ
線ビーム発生を制御するＸ線ビーム発生制御信号をＸ線
制御装置１７に対して出力する。さらに、システム制御
部１１は、Ｘ線ビームの検出のタイミングを示す検出制
御信号をデータ収集部２７に対して出力する。さらに、
システム制御部１１は、データ収集のためのデータ収集
制御信号をデータ収集部２７に対して出力する。さら
に、システム制御部１１は、補間方法を示す補間制御信
号を補間処理部２９に対して出力する。

【００３３】架台、寝台制御部１３は、システム制御部
１１により出力された架台、寝台制御信号を基に回転架
台２５を回転させると共に、寝台移動信号を寝台移動部
１５に対して出力する。

【００３４】寝台移動部１５は、架台、寝台制御部１３
により出力された寝台移動信号を基に、回転架台２５の
１回転当たりの寝台１５ａの移動量を求め、この移動量
で寝台１５ａを移動させる。

【００３５】Ｘ線制御装置１７は、システム制御部１１
により出力されたＸ線ビーム発生制御信号を基に、高電
圧発生装置１９による高電圧発生のタイミングを制御す
る。

【００３６】高電圧発生装置１９は、Ｘ線ビーム発生源
２１からＸ線ビームを曝射させるための高電圧をＸ線制
御部１７からの制御信号に従ってＸ線ビーム発生源２１
に供給する。

【００３７】Ｘ線ビーム発生源２１は、高電圧発生装置
１９から供給された高電圧によってＸ線ビームを曝射す
る。

【００３８】検出器２３は、Ｘ線ビーム発生源２１から
曝射され、被検体を透過したＸ線ビームを検出する。

【００３９】回転架台２５は、Ｘ線ビーム発生源２１と
検出器２３とを保持する。また、回転架台２５は、図示
しない架台回転機構により、Ｘ線ビーム発生源２１と検
出器２３との中間点を通る回転軸を中心にして回転され
る。

【００４０】データ収集部２７は、検出器２３により検
出されたＸ線ビーム（実際には検出信号）を、システム
制御部１１により出力されたデータ収集制御信号に対応
させて収集する。

【００４１】補間処理部２９は、データ収集部２７によ
って収集されたＸ線ビームを基に、目的のスライス位置
のＸ線ビームを補間する。尚、補間処理部２９は、ＣＰ
Ｕとメモリ等から構成される。

【００４２】画像再構成部３１は、補間処理部２９によ
り補間されたＸ線ビームを基に、画像を再構成する。

【００４３】表示部３３は、画像再構成部３１により再
構成された画像を図示しないモニタ上に表示する。

【００４４】次に、第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１０の
動作を説明する。まず、操作者は図示しない入力装置を
用いてヘリカルスキャン条件を入力する。例えば以下に
示すようなヘリカルスキャン条件とする。

【００４５】検出器列数Ｎｓｅｇ＝２検出器チャンネル数Ｎｃｈ＝１０００各列のＺ軸方向の回転中心での厚みＤｓｅｇ＝２０（ｍｍ）回転中心でのビームの厚みＮｓｅｇ×Ｄｓｅｇ＝４０（ｍｍ）焦点−回転中心間距離ＦＣＤ＝６００（ｍｍ）（Ｆｏｃｕｓ−Ｃｅｎｔｅｒ− Ｄｉｓｔａｎｃｅ）焦点−検出器間距離ＦＤＤ＝１２００（ｍｍ）（Ｆｏｃｕｓ−Ｄｅｔｅｃｔｏｒ−Ｄｉｓｔａｎｃｅ）有効視野直径ＦＯＶ＝５００（ｍｍ）（ＦｉｅｌｄｏｆＶｉｅｗ）有効視野角（ファン角）φ＝５０° ヘリカルスキャン条件が入力されるとシステム制御部１
１は、このヘリカルスキャン条件の内、回転速度とスラ
イス厚とファン角等を架台、寝台制御信号として架台、
寝台制御部１３に対して出力する。そして、架台、寝台
制御部１３は、この架台、寝台制御信号を基にして寝台
移動信号を寝台移動部１５に対して出力する。

【００４６】この状態で操作者により診断開始命令が前
記入力装置から入力されると、システム制御部１１は、
架台、寝台制御部１３に対して診断開始を指示すると共
に、Ｘ線ビーム発生を制御するＸ線ビーム発生制御信号
をＸ線制御装置１７に対して出力する。そして、前記Ｘ
線ビーム発生制御信号に対応させて、Ｘ線制御装置１７
は、高電圧発生装置１９から高電圧を発生させる。

【００４７】これにより、Ｘ線ビーム発生源２１からＸ
線ビームが曝射されると共に、寝台１５ａが寝台移動部
１５により移動され、ヘリカルスキャンによる診断が開
始される。

【００４８】そして、データ収集制御信号がシステム制
御部１１により出力されると、データ収集部２７は、こ
のデータ収集制御信号に対応させて検出器２３からＸ線
ビームを検出し、この検出したＸ線ビーム（実際には検
出データ）を補間処理部２９に供給する。

【００４９】Ｘ線ビームが供給されると、補間処理部２
９は、このＸ線ビームを基に、目的のスライス位置のＸ
線ビームを補間する。このときの補間処理部２９による
データ補間の例を図２（ａ）に示す。また、位相０°か
ら位相３６０°の間の各位相のデータを補間する場合
に、補間する位相と各データの重みの関係を図２（ｂ）
に示す。

【００５０】図２（ｂ）に示すように、最上端（図２
（ａ）の位相０°）では、２回転目の第２列のビーム
と、２回転目第１列のビームで補間し、上から下（図２
（ａ）の位相０°から位相３６０°）に補間点を動かす
につれて２回転目第１列のビーム重みが増加し、２回転
目第２列のビームの重みが減少する。位相Ａでは完全に
２回転目第１列のビームだけになり、その後、２回転目
第１列のビームの重みが減少するにつれて、１回転目第
２列のビームの重みが増加し、位相Ｂでは、完全に１回
転目第２列のビームだけになる。その後、１回転目第２
列の重みが減少し、１回転目第１列の重みが増加する。

【００５１】ここで、シングルスライスＣＴにおけるデ
ータ補間の例を図３（ａ）に示す。また、シングルスラ
イスＣＴにおけ同様の重みの変化を図３（ｂ）に示す。
シングルスライスＣＴとマルチスライスＣＴとの差は３
点ある。第１に、マルチスライスＣＴでは、図２（ｂ）
に示すように補間に用いるビームの切り換えがＮ回発生
し、しかもその位相がθとθ＋１８０°のように対向す
る位相になっている。第２に、重みの変化率（隣接する
ビュー間の重みの変化量）が高くなっている。第３に、
複数の検出器列間で出力特性が異なるため、切り換えに
伴うデータ特性の差異がシングルスライスＣＴの時より
も大きい。この３点に起因して、マルチスライスＣＴの
ヘリカルスキャンにおけるデータ補間による画質劣化は
深刻である。

【００５２】また、補間に使うビームの切り換え（ギャ
ップ）の影響は切り換える幅に比例するため、切り換え
る幅が小さい方が良い。そこで、この切り換えの影響を
抑制する必要がある。このため、第１実施形態のＸ線Ｃ
Ｔ装置１０では、切り換えの影響が位相Ａと位相Ｂに集
中することを避ける方法を取る。

【００５３】例えば、図２に示すスライス位置Ｚ＝Ｚ０
＋ΔＺにおける補間の重みを図４（ｂ）に示す。同様
に、スライス位置Ｚ＝Ｚ０−ΔＺにおける補間の重みを
図４（ｃ）に示す。図４（ｂ），（ｃ）に示すように、
スライス位置を前後に微妙にずらすと、切り換えの発生
する位相が、位相Ａから位相Ａ±δ、位相Ｂから位相Ｂ
±δになり少しずれる。

【００５４】そこで、スライス位置をＺ＝Ｚ０−ｎ・Δ
からＺ＝Ｚ０＋ｎ・Δまで、Δずつずらした２ｎ＋１枚
のスライス位置の補間データＤａｔａ（θ，Ｚ０＋ｉ・
Δ）（ｉ＝−ｎ，ｎ）を得、それを以下に示す式（２）
のようにＷ（ｉ）で重み付け加算して目的とする位相の
データＤａｔａ（θ，Ｚ０）とする。

【００５５】

【数１】この場合、スライス位置をずらして補間したデータを重
み付け加算するので実効スライス厚は厚くなるが、図４
（ｄ）に示すように、補間の重みの変化が緩やかにな
る。

【００５６】ここで、図４（ｅ）に、補間の重みの変化
部分（図４（ｄ）の位相Ａの部分）を拡大して示す。図
４（ｅ）に示すように、補間の重みの変化部分（図４
（ｄ）の位相Ａの部分）では、上から２回転目第１列の
重みが増加していき、２回転目第２列のビームの重みが
減少すると共に１回転目第２列のビームの重みが増加し
ていく。その後、２回転目第１列の重みが減少してい
き、２回転目第２列のビームの重みが無くなっていき、
変わって１回転目第２列のビームの重みが増加してい
く。このため、補間の重みの変化が緩やかになり、補間
に用いるビームの切り換えの影響が減少するので、画質
は改善される。

【００５７】また、この場合、図５に示すように、目的
とするスライス位置Ｚ＝Ｚ０のデータの前後でｎ枚ずつ
のデータを加算することになるが、各Ｚ座標位置を何回
カウント（サンプリング）しているかを考えると、図５
の下側に示したようなフィルタ処理を行ったことと類似
である。また、従来、１つの位相では２つのビームを用
いて補間していたのに対し、２つ以上のビームを用いた
補間になっている。このビーム数は、補間に用いるビー
ムの間隔、その位相と切り換えが発生する位相との関係
に依存する。以下、この補間方法をフィルタ補間法と称
する。尚、前記の重み付けは、任意の重みで良い。ま
た、図５は、均等加算平均の例である。

【００５８】フィルタ補間法では、原理からも明らかな
ように、サンプリング密度が密なほど効果を発揮する補
間方法である。ここでは、説明の都合上、２ｎ＋１回デ
ータを補間して重み付け加算を行ったが、実際には、ス
ライス方向に同様な効果を持つフィルタを用いて補間す
るようにしても良い。

【００５９】例えば、位相を固定してその位相θで収集
したデータＤｎ（θ），Ｄｎ＋１（θ）…を考えると、
図６に示すようにスライス方向に複数のサンプリング点
があることになる。そこで、このスライス方向にフィル
タ処理を行い、目的のスライス位置の補間データを得る
ための各データに対する重み係数を計算する。

【００６０】図６に示すように補間に使う各データの重
み係数を重みフィルタ関数から求める。例えば位相θの
ｎ＋３番目のデータＤｎ＋３（θ）に対する重みは、目
的のスライス位置と重みフィルタ関数とデータＤｎ＋３
（θ）のＺ座標の関係から図６のようにＷ（Ｚ，Ｄｎ＋
３（θ））となる。そして各データの重みを正規化する
ために以下に示す式（３）のように全データの重みの総
計で割っておく。

【００６１】

【数２】このようにして各データの重みを計算し、以下に示す式
（４）によって補間データを計算するようにしても良
い。

【００６２】

【数３】こうして、補間処理部２９により補間されたＸ線ビーム
（検出データ）は、画像再構成部３１に供給される。そ
して、画像再構成部３１により画像が再構成され、表示
部３３のモニタ上に表示される。

【００６３】このように、第１実施形態のＸ線ＣＴ装置
１０では、目的とするスライス位置で隣接補間法を用い
てＸ線ビームを補間すると共に、このスライス位置を中
心にして前後にずらした少なくとも２つのスライス位置
で隣接補間法を用いてＸ線ビームを補間し、これらのＸ
線ビームを重み付け加算することによって目的とするス
ライスのＸ線ビームとしているので、補間に使うビーム
の切り換えによる画質の劣化を減少させることができ
る。

【００６４】次に、第２実施形態のＸ線ＣＴ装置を説明
する。従来の対向ビーム補間法が、スライス位置に最も
近い元ビームと対向ビームで内挿補間（目的とするスラ
イス位置が、補間に用いられるビームに対して内側）ま
たは外挿補間するのに対し、第２実施形態のＸ線ＣＴ装
置では、対向ビーム同士をも積極的に利用して内挿補間
を行うというものである。

【００６５】この内挿補間法とは、例えば、検出器列を
２つ有する検出器２３が４回転した場合、位相θの元ビ
ームと対向ビームを合わせると、２列×４回転×２（元
ビームと対向ビーム）＝１６ビーム存在するが、これら
全ビームの中から、スライス位置を挟みスライス位置に
最も近い２つのビームで内挿補間するというものであ
る。即ち、対向ビーム同士の補間も積極的に行う。以
下、これを新対向ビーム補間法と称する。

【００６６】尚、第２実施形態のＸ線ＣＴ装置は、図１
に示した第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１０と装置構成は
変わらないので、同一部材には同一の符号を用いて詳細
な説明は省略した。

【００６７】次に、第２実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作
を図を参照して説明する。尚、補間処理部２９以外の動
作は第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１０と同一であるの
で、説明を省略する。

【００６８】例えば、第１実施形態のＸ線ＣＴ装置の検
出器２３と同一の検出器２３（検出器列数Ｎｓｅｇ＝
２，検出器チャンネル数Ｎｃｈ＝１０００）を用いた
場合、１０００のチャンネル任意の位相の対向ビーム
は、図７に示すように１チャンネルから１０００チャン
ネルまで実線の四角で示すようになっている。即ち、点
線の四角で示すようにチャンネルに依存してスライス位
置の異なる対向ビームが存在する。ここで、１０００チ
ャンネルを注目すると、図８（ａ）に点線で示す位置に
対向ビームが存在するので、実線で示した元ビーム２回
転×２列＝４ビームと、点線で示した対向ビーム２回転
×２列＝４ビームの計８ビームの中からスライス位置を
挟み最も近い２つのビームを用い、この２つのビームの
ビーム位置とスライス位置の距離の逆比で線形または非
線形補間して１０００チャンネルについての目的の位相
のデータとする。尚、１チャンネルについても図８
（ｂ）に示すように１０００チャンネルの場合と同様に
して補間する。これらの動作を繰り返して全位相３６０
°についてデータを得る。

【００６９】このように、第２実施形態のＸ線ＣＴ装置
では、新対向ビーム補間法を用いてデータ補間するよう
にしているので、補間に使うビームの切り換えが発生す
る位相がチャンネルによって異なるため、ビュー単位で
一度に切り換わることが少なくなり（ヘリカルピッチに
よっては存在するが回数は減少する）、画質も向上す
る。さらに、図２に示した隣接補間法と比較すると、補
間に使うビームの間隔も平均して狭くなるので実効スラ
イス厚も薄くなる。

【００７０】次に、第３実施形態のＸ線ＣＴ装置を説明
する。第３実施形態のＸ線ＣＴ装置は、第１実施形態の
Ｘ線ＣＴ装置でのフィルタ補間法と、第２実施形態での
新対向ビーム補間法を組み合わせたものである。

【００７１】尚、第３実施形態のＸ線ＣＴ装置は、図１
に示した第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１０と装置構成は
変わらないので、同一部材には同一の符号を用いて詳細
な説明は省略した。

【００７２】次に、第３実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作
を図を参照して説明する。尚、補間処理部２９以外の動
作は第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１０と同一であるの
で、説明を省略する。

【００７３】第３実施形態のＸ線ＣＴ装置の補間処理部
２９は、まず、例えば図２に示すスライス位置Ｚ＝Ｚ０
での任意の位相θのデータＤａｔａ（Ｚ０）を前述の新
対向ビーム補間法により得る。次いで、Ｚ＝Ｚ０＋ｉ・
Δ（ｉ＝−ｎ，ｎ）における位相θのデータＤａｔａ
（Ｚ０＋ｉ・Δ）を前述の新対向ビーム補間法により得
る。そして、これら得られたデータＤａｔａ（Ｚ０）と
データＤａｔａ（Ｚ０＋ｉ・Δ）を基に、前述のフィル
タ補間法と同様、式（２）のように重み付け加算して目
的とする位相のデータＤａｔａ（θ，Ｚ０）を得る。こ
れらの動作を繰り返して全位相３６０°についてデータ
を得る。

【００７４】このように、第３実施形態のＸ線ＣＴ装置
では、フィルタ補間法と新対向ビーム補間法を組み合わ
せてデータ補間するようにしているので、補間に使うビ
ームの切り換えによる画質の劣化を減少させることがで
きる。さらに、補間に使うビームの間隔も平均して狭く
なるので実効スライス厚も薄くなる。

【００７５】次に、第４実施形態のＸ線ＣＴ装置を説明
する。第４実施形態のＸ線ＣＴ装置は、マルチスライス
ＣＴにおける補間誤差が極端に大きくならないように、
即ち、元ビームのスライス位置と対向ビームのスライス
位置が近くならないように、ヘリカルピッチとビーム厚
を等しくせず、対向ビームの位置をずらし、フィルタ補
間法と新対向ビーム補間法を組み合わせてデータ補間す
るようにしたものである。

【００７６】尚、第４実施形態のＸ線ＣＴ装置は、図１
に示した第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１０と装置構成は
変わらないので、同一部材には同一の符号を用いて詳細
な説明は省略した。

【００７７】次に、第４実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作
を図を参照して説明する。

【００７８】第４施形態のＸ線ＣＴ装置では、ヘリカル
ピッチＰを式（１）に示した基本ピッチ以下、かつ、以
下の式（５）に示すようにする。

【００７９】（Ｎ／２−０．５）×Ｔ＜Ｐ＜ＮＴ…（５）なおかつ、対向ビームのビーム位置が元ビームの位置と
重ならないように、以下に示す式（６）に従ってヘリカ
ルピッチＰを決定する。

【００８０】

【数４】ここでαは、図９に示すいくつかのＦＯＶサイズ（図９
ではサイズＭとサイズＬＬのみ示す）が最大（図９中の
ＬＬサイズ）でも２つのビームのスライス位置が近くな
らないように、Ｘ線ビーム発生源２１から曝射されるＸ
線ビームのファン角以上の数（例えば、ファン角φ＝５
０°の場合、α＝５５）とする。

【００８１】第４施形態のＸ線ＣＴ装置では、このよう
にして決められたヘリカルピッチＰでヘリカルスキャン
を行う。

【００８２】そして、補間処理部２９は、まず、例えば
図１０に示すスライス位置Ｚ＝Ｚ０での任意の位相θの
データＤａｔａ（Ｚ０）を前述の新対向ビーム補間法に
より得る。尚、図１０中、実線は元ビーム、点線は対向
ビームを示している。次いで、Ｚ＝Ｚ０＋ｉ・Δ（ｉ＝
−ｎ，ｎ）における位相θのデータＤａｔａ（Ｚ０＋ｉ
・Δ）を前述の新対向ビーム補間法により得る。そし
て、これら得られたデータＤａｔａ（Ｚ０）とデータＤ
ａｔａ（Ｚ０＋ｉ・Δ）を基に、前述のフィルタ補間法
と同様、式（２）のように重み付け加算して目的とする
位相のデータＤａｔａ（θ，Ｚ０）を得る。これらの動
作を繰り返して全位相３６０°についてデータを得る。

【００８３】例えば、検出器列数Ｎ＝２，ファン角φ＝
５０°（ＬＬサイズ），α＝５５とすると、ヘリカルピ
ッチＰは、Ｐ＜３．０６あるいはＰ＞５．７６となる。
ここでＰ＝３（ｍｍ）の場合のスキャン図を図１０に示
す。図１０中、実線が元ビーム、点線が対向ビームであ
る。ここでは、対向ビーム同士の補間も積極的に行って
いる。

【００８４】ここで、図１０に示したデータ補間を用い
た場合と、図１１（ａ）に示した隣接補間法を用いた場
合と比較すると、図１０に示したデータ補間を用いた場
合の方が補間に使うビームの間隔が狭く、実効スライス
厚が薄いことが分かる。例えば、図１１（ａ）中に実線
の丸で示した元ビームの位相では、目的のスライス位置
について、隣接補間法を用いた場合、２回転目第２列の
元ビームと２回転目第１列の元ビームを用いて補間する
が、図１０に示したデータ補間の場合、目的のスライス
位置についてこの実線の丸で示した元ビームと点線の丸
で示した対向ビームを用いており、補間に使うビームの
間隔が狭くなっている。

【００８５】また、図１０に示したデータ補間を用いた
場合と、図１１（ｂ）に示したシングルスライスＣＴに
おける３６０°補間法を用いた場合、図１１（ｃ）に示
したシングルスライスＣＴにおける対向ビーム補間法を
用いた場合とを比較すると、図１０に示したデータ補間
を用いた場合は、補間に使うビームの間隔は対向ビーム
補間法を用いた場合と同等か、位相によってはそれより
狭い間隔であることが分かる。例えば、図１１（ｂ）中
に実線の丸で示した元ビームの位相では、目的のスライ
ス位置について、３６０°補間法を用いた場合、２回転
目の元ビームと１回転目の元ビームを用いて補間する
が、図１０に示したデータ補間の場合、目的のスライス
位置についてこの実線の丸で示した元ビームと点線の丸
で示した対向ビームを用いており、補間に使うビームの
間隔が狭くなっている。

【００８６】従って、フィルタ補間法と新対向ビーム補
間法を組み合わせた補間法を用いても充分薄い実効スラ
イス厚が得られる。

【００８７】また、検出器列数Ｎ＝４の場合は、式
（６）から、ヘリカルピッチＰは、Ｐ＜６．１２あるい
はＰ＞１１．５２となる。ここで、Ｐ＝５（ｍｍ）のと
きスキャン図を図１２、Ｐ＝６（ｍｍ）のときスキャン
図を図１３、Ｐ＝７（ｍｍ）のときスキャン図を図１４
に示す。尚、図１２に示したヘリカルピッチＰ＝５（ｍ
ｍ）のときの方が、図１４に示したヘリカルピッチＰ＝
７（ｍｍ）ときに比べ、ヘリカルピッチＰが狭い分、画
質は良くなるが、スキャン時間が長くなり、被曝線量が
増える。

【００８８】ここで、図１２〜図１４に示したデータ補
間を用いた場合と、図１５に示す従来の補間法を用いた
場合とを比較すると、図１２〜図１４に示したデータ補
間の方がヘリカルピッチＰは、図１２では１列分、図１
３では１．５列分、図１４では２列分それぞれ大きい
が、サンプリング密度は同等となっている。従って、こ
れらのヘリカルピッチＰでヘリカルスキャンした場合、
サンプリング密度が密になり、前述したようにフィルタ
補間法の効果がより高くなる。

【００８９】また、ヘリカルピッチＰは、元ビームと対
向ビームとのスライス位置を互いにずらすことを目的と
して選択するが、検出器列Ｎ＝２のときは、１．５列分
（Ｐ＝１．５Ｔ），検出器列Ｎ＝４のときは、２．５列
分（Ｐ＝２．５Ｔ）にすると、サンプリング密度が高
く、さらに偏りの無いほぼ等間隔の理想的なサンプリン
グが達成できる。

【００９０】このように、第４実施形態のＸ線ＣＴ装置
では、ヘリカルピッチＰとビーム厚を等しくせず、対向
ビームの位置をずらし、フィルタ補間法と新対向ビーム
補間法を組み合わせてデータ補間するようにしたので、
サンプリング密度が密になり、画像を再構成したときの
ノイズを減少させることができる。

【００９１】尚、第４実施形態のＸ線ＣＴ装置では、フ
ィルタ補間法と新対向ビーム補間法を組み合わせてデー
タ補間するようにしているが、本発明はこれに限定され
ること無く、フィルタ補間法と新対向ビーム補間法のい
ずれかによってデータ補間するようにしても良い。

【００９２】次に、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第５実
施形態（Ｐｉｔｃｈ＝２．５（３．５，４．５））＋
（隣接補間法）を用いたもの）を説明する。第５実施形
態のＸ線ＣＴ装置は、図１に示す第１実施形態のＸ線Ｃ
Ｔ装置１０と同様、システム制御部１１と、架台、寝台
制御部１３と、寝台移動部１５と、Ｘ線制御装置１７
と、高電圧発生装置１９と、Ｘ線ビーム発生源あるいは
Ｘ線焦点を有するＸ線管２１と、検出器２３と、回転架
台２５と、データ収集部２７と、補間処理部２９と、画
像再構成部３１と、表示部３３とを有している。

【００９３】システム制御部１１は、図示しない入力装
置を用いて入力されたＸ線照射量、基本スライス厚Ｔ、
ヘリカルピッチＰ、回転速度などの撮影条件の内、スラ
イス厚ＴとヘリカルピッチＰと回転速度など必要な情報
を架台、寝台制御信号として架台、寝台制御部１３に対
して出力する。また、システム制御部１１は、Ｘ線ビー
ム発生を制御するＸ線ビーム発生制御信号をＸ線制御装
置１７に対して出力し、Ｘ線ビームの検出タイミングを
示す検出制御信号をデータ収集部２７に対して出力し、
データ収集のためのデータ収集制御信号をデータ収集部
２７に対して出力し、さらに、補間方法を示す補間制御
信号を補間処理部２９に対して出力する。

【００９４】架台、寝台制御部１３は、システム制御部
１１により出力された架台、寝台制御信号を基に、回転
架台２５を回転させると共に、寝台移動信号を寝台移動
部１５に対して出力する。

【００９５】寝台移動部１５は、架台、寝台制御信号に
より出力された寝台移動信号を基に、回転架台２５の１
回転あたりの寝台１５ａの移動量を求め、この移動量で
寝台１５ａを移動させる。

【００９６】Ｘ線制御装置１７は、システム制御部１１
により出力されたＸ線ビーム発生制御信号を基に、高電
圧発生装置１９による高電圧発生のタイミングを制御す
る。

【００９７】高電圧発生装置１９は、Ｘ線ビーム発生源
２１からＸ線ビームを曝射させるための高電圧をＸ線制
御部１７からの制御信号に従ってＸ線ビーム発生源２１
に供給する。

【００９８】Ｘ線ビーム発生源２１は、高電圧発生装置
１９から供給された高電圧によってＸ線ビームを曝射す
る。

【００９９】検出器２３は、検出器２３は、Ｘ線ビーム
発生源２１から曝射され、被検体を通過したＸ線ビーム
を検出する。

【０１００】回転架台２５は、Ｘ線ビーム発生源２１と
検出器２３とを保持する。また、回転架台２５は、図示
しない架台回転機構により、Ｘ線ビーム発生源２１と検
出器２３との間の回転軸を中心にして回転される。

【０１０１】データ収集部２７は、検出器２３により検
出されたＸ線制御信号をシステム制御部１１により検出
されたデータ収集制御信号に対応させて収集する。ま
た、Ｘ線強度補正、検出器感度補正など種々の補正を行
い、生データを得る。

【０１０２】補間処理部２９は、データ収集部２７によ
って収集補正された生データ基に、目的のスライス位置
のデータを補間する。尚、補間処理部２９は、ＣＰＵと
メモリ等から構成される。

【０１０３】画像再構成部３１は、補間処理部２９によ
り補間されたデータを基、画像を再構成する。

【０１０４】表示部３３は、画像再構成部３１により再
構成された画像を図示しないモニタ上に表示する。

【０１０５】次に、第５実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作
を説明する。ここではまず、検出器２３として図５１
（ｂ）に示すように４列マルチスライス検出器を用いた
場合を説明する。

【０１０６】まず、操作者は図示しない入力装置を用い
て撮影条件を入力する。例えば以下に示す条件とする。撮影モードヘリカルスキャンピッチＰｉｔｃｈ＝２．５補間方法隣接補間法基本スライス厚Ｔ収集データ数４

【０１０７】撮影条件が入力されるとシステム制御部１
１は、この条件に従って前記のように指示し、準備がで
きるとその旨を操作者に伝える。操作者は撮影開始命令
を入力する。操作者により撮影開始命令が前記入力装置
から入力されると、システム制御部１１は、前記の撮影
条件に従ってヘリカルスキャンを行いながらＸ線を曝射
し、データ収集および補正を行い、生データを得る。こ
の生データを基に、下記に従って目的とするスライス位
置のデータを補間し、その後、良く知られた手順に従っ
て画像再構成が行われる。

【０１０８】以下、第５実施形態の特徴部分であるヘリ
カルスキャンのピッチおよび補間方法について説明す
る。Ｐｉｔｃｈ＝２．５としたときのスキャン図を図１
６に示す。補間方法は最も単純な隣接補間法とし、実デ
ータのみを用いて補間している。Ｐｉｔｃｈ＝４のとき
のスキャン図、図５３と比較すると３６０度の内、半分
以上の位相で補間間隔が１／２に狭くなっている。即
ち、実効スライス厚が薄くなる。

【０１０９】ヘリカルスキャンのピッチをＰｉｔｃｈ＝
３．５にしたときのスキャン図を図１７，Ｐｉｔｃｈ＝
４．５にしたときのスキャン図を図１８に示す。Ｐｉｔ
ｃｈ＝３．５でもＰｉｔｃｈ＝４．５に比べると補間間
隔が狭くなり、実効スライス厚が薄くなることが分か
る。図１８のように、Ｐｉｔｃｈ＝４．５のときはＰｉ
ｔｃｈ＝４のときよりも補間間隔が広くなってしまう
が、図１９に示すように基本スライス厚を半分にしたと
きには、Ｐｉｔｃｈ＝２．５のときよりも補間間隔は狭
くなる。

【０１１０】次に、検出器２３として２列マルチスライ
ス検出器を用いた場合を説明する。図２０は、Ｐｉｔｃ
ｈ＝２のときのスキャン図であり、図２１は、高密度サ
ンプリング・スキャン法の一例であるＰｉｔｃｈ＝１．
５のときのスキャン図である。４列マルチスライスＣＴ
と同様、補間間隔が狭くなり、実効スライス厚も薄くな
ることが分かる。

【０１１１】このように、第５実施形態のＸ線ＣＴ装置
では、マルチスライスＣＴのヘリカルスキャンにおい
て、補間間隔が狭くなり、Ｚ軸方向のサンプリング密度
が高くなるように基本スライス厚とヘリカルピッチを選
択するようにしているので、高密度でサンプリングする
ことができ、高画質な画像を再構成できる。

【０１１２】次に、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第６実
施形態（新対向ビーム補間法を用いたもの）を説明す
る。尚、第６実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成については
第５実施形態と同じとする。

【０１１３】第５実施形態では、「マルチスライスＣＴ
のヘリカルスキャンにおいて、実データ同士が重ならな
いような軌跡になり、実データのサンプリング密度が高
くなるように基本スライス厚とヘリカルピッチを選択す
ること」について説明したが、第６実施形態では、補間
に対向ビームを使う新対向ビーム補間法について説明
し、合わせて、新対向ビーム補間法における「高密度サ
ンプリング・スキャン法」である「マルチスライスＣＴ
のヘリカルスキャンにおいて、実データ同士および対向
ビーム同士が（出来るだけ）重ならないような軌跡にな
り、実データと対向ビームを合わせたトータルのサンプ
リング密度が高くなるような軌跡（サンプリング）にな
るように基本スライス厚とヘリカルピッチを選択するこ
と」について説明する。

【０１１４】ここで、マルチスライスＣＴの検出器列数
は２列あるいは４列に限定されない。他の列数でも良
い。また、ヘリカルピッチもここに挙げた例に限定され
ない。基本思想を逸脱しない範囲で適宜、変形、応用が
可能である。

【０１１５】以下、第５実施形態と異なる点であるヘリ
カルスキャンの補間方法について説明する。新対向ビー
ム補間法とは、「目的とするスライス位置を挟み、最も
近い２つのビーム（データ）を、実データと対向ビーム
の中からチャンネル毎に独立に選択し、重み付け補間す
る」という補間法である。重み付け補間は距離の逆比に
よる線形補間でも良いし、非線形補間でも良い。前記デ
ータの選択は、複数の検出器列で収集した空間的に異な
るサンプリング位置およびタイミングで収集したデータ
の中から選択する。従来の対向ビーム補間法との差異
は、従来法が「目的とするスライス位置に最も近い実デ
ータと、それに対向する対向データで補間する」のに対
し、「チャンネル毎に実データを変えられる」点と、
「対向データ」同士の補間、あるいは実データ同士の補
間も行う」という点である。

【０１１６】図２０のスキャン図に示すように第５実施
形態では、中心チャンネルの対向ビームは実データとサ
ンプリング位置が重なってしまう。しかしここで、中心
チャンネルでないビームの対向ビームを考える。図２２
下図は、黒丸で示すの焦点位置からの第１チャンネル，
…，第Ｎ１チャンネル，…，中心チャンネル，…，第Ｎ
２チャンネル，…，第１０００チャンネルへの実データ
のビームを示したものである。第Ｎ１チャンネルおよび
第Ｎ２チャンネルへの実データのビームは、中心チャン
ネルからファン角方向に角度θずれている。

【０１１７】図４９（ｄ）を参考にすると、この実デー
タの対向データを形成するときには、図２２上図のよう
な焦点位置におけるデータからチャンネル毎に対向ビー
ムを抜き出し集める。さて、Ｐｉｔｃｈ＝２のときの第
Ｎ１チャンネルの実データを実線で、対向ビームを点線
でスキャン図上に表すと、図２３（ａ）のようになる。
これに対し、第Ｎ２チャンネルの実データおよび対向ビ
ームは、図２３（ｂ）のようになる。第Ｎ１チャンネル
では対向データのサンプリング位置が実データの左側
（Ｚ軸負方向）にシフトしているのに対し、第Ｎ２チャ
ンネルでは右側（Ｚ軸正方向）にシフトしている。この
ように、実データのサンプリング位置は全チャンネル同
じ位置であるが、対向ビームのサンプリング位置はチャ
ンネルによって異なることが分かる。

【０１１８】前述した新対向ビーム補間法によって、第
Ｎ１チャンネルは図２３（ａ）、第Ｎ２チャンネルは図
２３（ｂ）のように補間に使うデータが選択され、内挿
補間される。例えば位相θのデータに注目すると、第Ｎ
１チャンネルは、１回転目の第２列の実データと１回転
目の第２列の対向ビームで補間することになり、チャン
ネルによってデータ選択と補間の重みが異なることが分
かる。この方法でも課題で記載した２つの問題点の片方
「ビームサンプリング位置が隣接するチャンネル同士で
不連続になる」は解決されないが、より重要な問題点
「補間の重みが隣接するチャンネル同士で不連続にな
る」は解決され、しかも安定な内挿補間であるために、
画質は向上する。また、補間に使う２つのビームの距
離、補間距離が図２０の場合より狭くなっており、実効
スライス厚も薄くなることが分かる。この状況でＮ列マ
ルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝Ｎでヘリカルスキャン
した場合に一般化できる。即ち、４列マルチスライスＣ
ＴでＰｉｔｃｈ＝４でヘリカルスキャンしたときにも適
用可能である。

【０１１９】次に、２列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃ
ｈ＝１．５の高密度サンプリング・スキャンをしたとき
を説明する。図２４は２列マルチスライスＣＴでＰｉｔ
ｃｈ＝１．５の高密度サンプリング・スキャン法でヘリ
カルスキャンした場合のスキャン図である。図２４中、
中心チャンネルの対向ビームの軌跡を点線で示す。

【０１２０】高密度サンプリング・スキャンでは、ピッ
チを２で割った値が整数でない（Ｐｉｔｃｈ／２≠整
数、つまりＰｉｔｃｈ≠偶数）ために、中心チャンネル
の対向ビームのサンプリング位置は実データのサンプリ
ング位置からずれた位置になる。従って、対向ビームと
実データのサンプリング位置が重ならないために、実デ
ータと対向データを合わせたトータルのサンプリング密
度が高くなり、補間間隔はシングルスライスＣＴの対向
ビーム補間法（図４９（ｂ））と同等あるいはその半分
になっている。従って画像の実効スライス厚は薄くな
る。また位相θのあたりでは、対向ビーム同士の補間に
なっていること、３６０°近くの位相では実データ同士
の補間になっていることが分かる。

【０１２１】容易に予想できるように、中心チャンネル
以外のチャンネル、例えば第Ｎ１チャンネルや第Ｎ２チ
ャンネルの対向ビームは前述のように中心チャンネルか
らＺ軸正負方向にずれたサンプリング位置になるので、
より重要な部分のサンプリング密度が高まるように重要
なチャンネルにおいて重ならないようにしてヘリカルピ
ッチを選択する。また有効視野ＦＯＶは撮影対象によっ
て変わる。例えば頭部撮影の際には中心付近のチャンネ
ルしか有効なデータがないため、中心以外の部分のサン
プリング密度は画質に影響しない。これらを考慮するべ
きである。図２４は、通常重要とされる画像中央部、つ
まり中心チャンネルのサンプリング密度が高くなるよう
に設定した高密度サンプリング・スキャン法である。

【０１２２】次に、４列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃ
ｈ＝２．５の高密度サンプリング・スキャン法によるヘ
リカルスキャンにおいて新対向ビーム補間法を適用した
例を説明する。

【０１２３】図２５は４列マルチスライスＣＴでＰｉｔ
ｃｈ＝２．５の高密度サンプリング・スキャン法でヘリ
カルスキャンした場合のスキャン図である。図２４と同
様に、対向ビーム同士の補間や実データ同士の補間も組
み合わせることで、補間間隔が最小になり、実効スライ
ス厚の薄い画像が得られる。

【０１２４】図２６は同じ４列マルチスライスＣＴでＰ
ｉｔｃｈ＝３．５の高密度サンプリング・スキャン法で
ヘリカルスキャンした場合のスキャン図である。Ｐｉｔ
ｃｈ＝２．５のときほどではないものの、図５３に示す
Ｐｉｔｃｈ＝４の隣接補間法に比べると補間間隔は狭く
なり、実効スライス厚も薄くなる。

【０１２５】図２７は同じ４列マルチスライスＣＴでＰ
ｉｔｃｈ＝４．５の高密度サンプリング・スキャン法で
ヘリカルスキャンした場合のスキャン図である。新対向
ビーム補間法を適用すると、図１８に示す隣接補間法に
よる場合よりも補間間隔は狭くなっている。また、図５
３に示すＰｉｔｃｈ＝４の隣接補間法に比べるとヘリカ
ルピッチが大きいにも拘らず補間間隔は狭くなっている
ことが分かる。さらに、４列マルチスライスＣＴでＰｉ
ｔｃｈ＝４．５の高密度サンプリング・スキャン法、か
つ、図１９に示すように基本スライス厚を薄くした場合
には補間間隔はさらに狭くなる。

【０１２６】以上、新対向ビーム補間法に関してと、新
対向ビーム補間法を高密度サンプリング・スキャン法と
組み合わせた方法について説明した。前述のように、新
対向ビーム補間法を使って補間する場合には、高密度サ
ンプリング・スキャン法は、「マルチスライスＣＴのヘ
リカルスキャンにおいて、実データ同士が重ならないよ
うな軌跡になり、実データのサンプリング密度が高くな
るように基本スライス厚とヘリカルピッチを選択するこ
と」、即ち、実データのサンプリング密度のみに注目し
たスキャン法ではなく、トータルのサンプリング密度を
考慮した「マルチスライスＣＴのヘリカルスキャンにお
いて、実データ同士および対向データ同士が（出来るだ
け）重ならないような軌跡になり、実データと対向デー
タを合わせたトータルのサンプリング密度が高くなるよ
うな軌跡（サンプリング）になるように基本スライス厚
とヘリカルピッチを選択すること」という方法になる。
ここで、「（出来るだけ）」というのは、今までの説明
で明らかなように、対向ビームのサンプリング位置はチ
ャンネル依存であるため、チャンネルによっては対向ビ
ームのサンプリング位置が実データと重なってしまうこ
ともあることを考慮したものである。サンプリング位置
の重なりが発生するときには、中心チャンネルなど、目
的とする画像の画質に影響の大きいデータのサンプリン
グ密度を高めるようにヘリカルピッチを決定する。

【０１２７】また、サンプリング密度は、ヘリカルピッ
チが小さくなるほど高くなる。例えば４列マルチスライ
スＣＴにおいて最高密度になるのはＰｉｔｃｈ＝１．５
の高密度サンプリング・スキャン法である。サンプリン
グ密度を高めるとヘリカルピッチが小さくなり、一定範
囲の撮影時間が長くなるため、撮影目的に応じて選択す
る。

【０１２８】尚、マルチスライスＣＴの検出器列数は２
列あるいは４列に限定されず、他の列数でも良い。ま
た、ヘリカルピッチもここに挙げた例に限定されない。
基本思想を逸脱しない範囲で適宜、変形、応用が可能で
ある。

【０１２９】このように、第６実施形態のＸ線ＣＴ装置
では、マルチスライスＣＴのヘリカルスキャンにおい
て、目的とするスライス位置を挟み、最も近い２つのビ
ーム（データ）を、実データと対向ビームの中からチャ
ンネル毎に独立に選択し、重み付け補間するようにして
いるので、高画質な画像を再構成できる。

【０１３０】次に、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第７実
施形態（直接フィルタ処理による補間法を用いたもの）
を説明する。尚、第７実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成に
ついては第６実施形態と同じである。以下、第６実施形
態と異なる点であるヘリカルスキャンの補間方法につい
て説明する。

【０１３１】直接フィルタ処理によるフィルタ補間法と
は、「目的とするスライス位置近傍に想定したある範囲
内の同位相同方向の複数のビームのデータをスライス方
向にフィルタ処理することで、目的とするスライス位置
の該当する位相、該当する方向のビームのデータとす
る」という処理方法である（概念的には「補間」という
より「Ｚ軸方向のフィルタ処理」に近い）。

【０１３２】まず、第５実施形態記載の高密度サンプリ
ング・スキャン法でヘリカルスキャンし、第６実施形態
記載の新対向ビーム補間法の応用で対向ビームも考慮し
てサンプリングし、フィルタ補間法を使って目的とする
スライス位置のデータを得る場合を説明する。

【０１３３】図２８上図は４列マルチスライスＣＴでの
Ｐｉｔｃｈ＝２．５のヘリカルスキャンのスキャン図で
ある。目的とするスライス位置Ｚ＝Ｚ０近傍に示す矩形
の範囲を想定する。さて、位相θのサンプリングデータ
ｄ（ｉ）を目的のスライス位置Ｚ０近傍だけ抜き出す
と、図２８下図のようにサンプリングされている。ここ
でフィルタ補間法のポイントであるスライス方向フィル
タ関数ＺＦＣ（ΔＺ）を考え、フィルタ処理を行う。位
相θのデータ数は例えばＮ個とする。

【０１３４】まず、以下に示す式（７），（８）に従っ
てスライス方向フィルタ関数ＺＦＣ（ΔＺ）から位相θ
のサンプリングデータｄ（ｉ）をの重みＷ（ｉ）を求め
る。図２８では、ｄ（４）の重みＷ（４），ｄ（５）の
重みＷ（５）の求め方を図示している。

【０１３５】

【数５】次いで、以下に示す式（９）に従って位相θのサンプリ
ングデータｄ（ｉ）の重みＷ（ｉ）を正規化し、重みＷ
Ｕ（ｉ）を得る。

【０１３６】

【数６】次いで、以下に示す式（１０）に従って目的のスライス
位置Ｚ０における位相θのデータｄａｔｅ（θ）を決定
する。

【０１３７】

【数７】次いで、必要な位相のデータを式（７）〜式（１０）を
用いて作成後、通常のファンビーム再構成を行う。

【０１３８】以上により、目的とするスライス位置のデ
ータを求め、画像再構成することができる。再度記載す
るが、対向ビームのサンプリング位置はチャンネルに依
存するため、想定した範囲内に存在し処理に使われるデ
ータ（何回転目の何列目の実データあるいは対向デー
タ）の選択結果、データの重みなどはチャンネルによっ
て独立である。しかも、後述のようにフィルタ関数ＺＦ
Ｃの形状（幅および重み）が複数ある場合にはそのフィ
ルタ関数ＺＦＣにも依存する。

【０１３９】ここでは、４列マルチスライスＣＴにおけ
るＰｉｔｃｈ＝２．５の高密度サンプリング・スキャン
法における例を説明したが、他のピッチ、例えば４列マ
ルチスライスＣＴにおけるＰｉｔｃｈ＝３．５あるいは
Ｐｉｔｃｈ＝４．５の高密度サンプリング・スキャン法
にも適用可能であるし、他の列数、例えば２列マルチス
ライスＣＴにおける高密度サンプリング・スキャン法に
も適用可能である。

【０１４０】また、ここではフィルタ関数ＺＦＣを１例
示したが、これに限定されず、例えば図２９（ａ）〜
（ｆ）に示したように、得たい画像の特性に応じて、さ
まざまなフィルタ関数を持ち、選択して使い分けても良
い。これによって、画像の実効スライス厚をフィルタ形
状によって変えられるという効果がある。また、対向ビ
ーム補間法や隣接補間法と比較すると、画像に貢献する
データ量が増加することで、１つのデータの影響が小さ
くなり、検出器２３の特性等の影響が抑制され、画質が
向上する。更に、図５０において説明したように、ヘリ
カルスキャンにおけるスライスプロファイルは理想的な
矩形ではなく単峰形になってしまうが、図２９（ｆ）に
示すようなフィルタを用いれば、最終的なスライスプロ
ファイルを矩形あるいは矩形に近い形にすることができ
る。また、このことを更に発展させれば、最終的なスラ
イスプロファイルを矩形にすることのみならず、任意の
形状のスライスプロファイルを得ることができることに
なる。つまり、目的のスライスプロファイルを設定すれ
ば、それが得られるようなフィルタは逆算で得られる。
この逆算で得られたフィルタを用いてフィルタ処理を行
えば、目的のスライスプロファイルが得られることにな
る。

【０１４１】具体的には、まず、図３０（ａ）に示すよ
うな仮のフィルタＦ１（ΔＺ）でフィルタ処理したとき
に得られる図３０（ｂ）に示すようなスライスプロファ
イルＳＰ２（Ｚ）を求めるか、もしくは予想する。目的
のスライスプロファイルＳＰ３（Ｚ）を図３０（ｃ）に
示されたものとした場合、次に、そのスライスプロファ
イルＳＰ３（Ｚ）に変更するための、図３０（ｄ）に示
すような関数ＳＰ４（Ｚ）を求める。これは、例えば、
スライスプロファイルＳＰ３（Ｚ）をスライスプロファ
イルＳＰ２（Ｚ）で割る、すなわちＳＰ４（Ｚ）＝ＳＰ
３（Ｚ）／ＳＰ２（Ｚ）で求められる。但し、プロファ
イルの両端についての計算で発散が生じてしまわないよ
う、図３０（ｃ）に示すように、目的のスライスプロフ
ァイルＳＰ３（Ｚ）を真の矩形から少しなまらせた形状
に設定するか、あるいは割り算の結果を少し変更する
（例えば、プロファイルに上限を設定する）という操作
が必要である。次に、図３０（ｄ）に示すスライスプロ
ファイルＳＰ４（Ｚ）を得るための、図３０（ｅ）に示
すようなフィルタＦ５（ΔＺ）を計算する。そして、最
後に、フィルタＦ５（ΔＺ）を最初の仮のフィルタＦ１
（ΔＺ）で割ることにより、図３０（ｆ）に示すような
最終的なフィルタＦ５’（ΔＺ）を得る。なお、最初の
仮のフィルタＦ１（ΔＺ）を図３０（ａ）に示すような
矩形に設定すれば、最後のフィルタＦ５（ΔＺ）からフ
ィルタＦ５’（ΔＺ）への変換は、単なる正規化の操作
となる。

【０１４２】上述した任意のスライスプロファイルを求
める設計は周波数軸上でも行うことができる。

【０１４３】次に、高密度サンプリング・スキャン法を
用い、対向データを用いずにフィルタ補間する方法につ
いて簡単に説明する。この場合には、図２８においてス
キャン図から対向データを示す点線とデータｄ（２），
ｄ（５），ｄ（７），ｄ（８），ｄ（１０）を除いて考
えるだけで良く、基本思想は同様である。また、詳細な
説明は省略するが、２列など他の検出器列数のＣＴ、あ
るいはシングルスライスＣＴにも適用可能である。

【０１４４】次に、高密度サンプリング・スキャン法を
用いず、対向データは利用してフィルタ補間する方法に
ついて説明する。図３１は４列マルチスライスＣＴにお
けるＰｉｔｃｈ＝４の普通のヘリカルスキャンのスキャ
ン図である。点線は中心チャンネルの対向ビームではな
く、図２２に示す第Ｎ１チャンネルの対向ビームを示
す。

【０１４５】図３２（ｂ）に示す対向ビームの様子を２
列マルチスライスＣＴでのＰｉｔｃｈ＝１．５の対向ビ
ームの様子を示した図３２（ａ）と比較すると、元々実
データの軌跡がＺ軸方向に斜めになっており、第Ｎ１チ
ャンネルの対向ビームのサンプリング位置は中心チャン
ネルの対向ビームのサンプリング位置即ち実データのサ
ンプリング位置からＺ軸負方向に大きくずれていること
が分かる。図３１で分かるように、Ｚ軸方向に比較的均
等なサンプリングが得られている。前述のように、第Ｎ
２チャンネルの対向ビームのサンプリング位置のずれ方
は実データの正方向である。

【０１４６】図２８と同様に、目的とするスライス位置
Ｚ＝Ｚ０近傍でサンプリングされたデータｄ（ｉ）
は、図３１下図のようにサンプリングされている。以
下、これに対し図２８および前記説明と同様にしてスラ
イス方向フィルタ関数ＺＦＣ（ΔＺ）でフィルタ処理を
行い、目的とするスライス位置における位相θの第Ｎ１
チャンネルのデータとする。同様な処理を全チャンネル
に対して行い、目的とするスライス位置における位相θ
の全チャンネルのデータを得る。それを必要な位相３６
０°あるいは１８０°＋ファン角度分繰り返し、ファン
ビーム逆投影して画像再構成する。

【０１４７】４列マルチスライスＣＴで、Ｐｉｔｃｈ＝
４で通常のヘリカルスキャンをし、対向ビームを使わ
ないでフィルタ補間法で目的のスライス位置のデータを
得て、画像再構成する場合には、図３１のスキャン図で
第Ｎ１チャンネルの対向ビームの軌跡を示す点線を除
き、ｄ（１），ｄ（３），ｄ（５），ｄ（７），…を除
いてフィルタ処理する。

【０１４８】このように、第７実施形態のＸ線ＣＴ装置
では、目的とするスライス位置近傍に想定したある範囲
内の同位相同方向の複数のビームのデータをスライス方
向にフィルタ処理することで、目的とするスライス位置
の該当する位相、該当する方向のビームのデータとして
いるので、高画質な画像を再構成できる。

【０１４９】次に、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第８実
施形態（（Ｐｉｔｃｈ＝２．５）＋（新対向ビーム補間
法）＋（リサンプリング処理によるフィルタ補間法）を
用いたもの）を説明する。第８実施形態のＸ線ＣＴ装置
の構成については第７実施形態と同じである。以下、第
７実施形態と異なる点であるヘリカルスキャンの補間方
法について説明する。

【０１５０】リサンプリング処理によるフィルタ補間法
とは、直接フィルタ処理によるフィルタ補間法が「目的
とするスライス位置近傍に想定したある範囲内の同位相
同方向の複数のビームのデータをスライス方向にフィル
タ処理することで、目的とするスライス位置の該当する
位相、該当する方向のビームのデータとする」という処
理方法であるのに対し、「目的とするスライス位置近傍
に、細かい間隔で等間隔の複数のスライス位置を想定
し、各スライス位置におけるデータを新対向ビーム補間
法あるいは隣接補間法など任意の方法で補間して複数の
補間データ（リサンプリングデータ）を得て、その複数
の補間データ（リサンプリングデータ）を重み付け加算
あるいはフィルタ処理して、目的とするスライス位置の
データとする」という方法である。概念的には第７実施
形態の場合に似ている。

【０１５１】まず、第５実施形態の高密度サンプリング
・スキャン法でヘリカルスキャンし、第６実施形態記載
の新対向ビーム補間法で仮想的データであるリサンプリ
ングデータＶ−ｄａｔａ（ｉ）を得て、仮想データの重
み付き加算というフィルタ補間法を使って目的とするス
ライス位置のデータを得る場合を説明する。

【０１５２】図３３は４列マルチスライスＣＴでのＰｉ
ｔｃｈ＝２．５のヘリカルスキャンのスキャン図であ
る。図３１と同様に位相θにおける目的とするスライス
位置Ｚ＝Ｚ０近傍に想定したある範囲のデータｄ
（１），ｄ（２），…を抜き出し、サンプリング位置通
りに示したものである。リサンプリング点数Ｎはここで
はＮ＝１０とする。

【０１５３】まず、以下に示す式（１１）に従い、目的
のスライス位置Ｚ０近傍の一定の範囲にＮ個のリサンプ
リング点を考え、各リサンプリング点におけるリサンプ
リングデータＶ−ｄａｔａ（ｉ）を、新対向ビーム補間
法を用いて各リサンプリング点を挟む２つのデータｄ
（ｊ）とｄ（ｊ＋１）の線形内挿補間で得る。

【０１５４】

【数８】次いで、以下に示す式（１２）に従い、リサンプリング
データＶ−ｄａｔａ（ｉ）を、正規化された重みＷＵ
（ｉ）で重み付け加算し、目的のスライス位置Ｚ０にお
ける位相θのデータｄａｔａ（θ）を決定する。

【０１５５】

【数９】この方法では、リサンプリングデータを求めるための補
間計算の回数が多くなる代わりに、目的とするスライス
位置とリサンプリングデータのサンプリング位置の相対
的位置が固定化されているので、予め重みを正規化する
ことが可能である。また、図３２下図あるいは図２９
（ａ）〜（ｆ）や図３０のような形の重みにしてスライ
ス方向の空間分解能を自由に変えることができる。

【０１５６】リサンプリング点におけるリサンプリング
データを得る補間手段は、新対向ビーム補間法に限定さ
れず、隣接補間法あるいは非線形補間法など他の補間法
でも良い。また、第６実施形態の場合と同様に、ヘリカ
ルピッチおよび検出器列数には限定されず、シングルス
ライスＣＴにも適用可能である。

【０１５７】また、リサンプリング処理によるフィルタ
補間法と、直接フィルタ処理によるフィルタ補間法数学
的に良く知られているように、線形処理においては処理
の順序を入れ替えても良い。Ａ×Ｂ×Ｃ＝（Ａ×Ｂ）×Ｃ＝Ａ×（Ｂ×Ｃ）さて、図３４左図に示すように、リサンプリング法は原
データをリサンプリングしてリサンプリングデータを得
て、リサンプリングデータをフィルタ処理する２段階処
理法である。すなわち、上式の中間式に相当する。そこ
で、図３４右図に示すように、位置依存のある２点補間
によるリサンプリング処理と、位置依存のない重み付け
加算によるフィルタ処理を、原データを基にまとめ、一
度で行えるような位置依存のある変動フィルタとして原
データに対して処理することも可能である。第７実施形
態と第８実施形態との中間に位置する方法である。

【０１５８】このように、第８実施形態のＸ線ＣＴ装置
では、目的とするスライス位置近傍に、細かい間隔で等
間隔の複数のスライス位置を想定し、各スライス位置に
置けるデータを新対向ビーム補間法あるいは隣接補間法
など任意の方法で補間して複数の補間データ（リサンプ
リングデータ）を得て、その複数の補間データ（リサン
プリングデータ）を重み付け加算あるいはフィルタ処理
して、目的とするスライス位置のデータとしているの
で、高画質な画像を再構成できる。

【０１５９】次に、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第９実
施形態（（Ｐｉｔｃｈ＝２．５）＋（新対向ビーム補間
法）＋（高密度の補間データ処理によるフィルタ補間
法）を用いたもの）を説明する。

【０１６０】第９実施形態のＸ線ＣＴ装置は、仮想的コ
ンベンショナルスキャンの生データを作成し、これを基
にフィルタ処理あるいは重み付け加算する方法である。

【０１６１】第９実施形態のＸ線ＣＴ装置も図１に示す
ように、システム制御部１１と、架台、寝台制御部１３
と、寝台移動部１５と、Ｘ線制御装置１７と、高電圧発
生装置１９と、Ｘ線ビーム発生源あるいはＸ線焦点を有
するＸ線管２１と、検出器２３と、回転架台２５と、デ
ータ収集部２７と、補間処理部２９と、画像再構成部３
１と、表示部３３とを有している。検出器２３は、図５
１（ｂ）に示すように４列マルチスライス検出器であ
る。

【０１６２】システム制御部１１は、図示しない入力装
置を用いて入力されたＸ線照射量、基本スライス厚Ｔ、
ヘリカルピッチＰ、回転速度などの撮影条件の内、スラ
イス厚ＴとヘリカルピッチＰと回転速度など必要な情報
を架台、寝台制御信号として架台、寝台制御部１３に対
して出力する。また、システム制御部１１は、Ｘ線ビー
ム発生を制御するＸ線ビーム発生制御信号をＸ線制御装
置１７に対して出力し、Ｘ線ビームの検出タイミングを
示す検出制御信号をデータ収集部２７に対して出力し、
データ収集のためのデータ収集制御信号をデータ収集部
２７に対して出力し、さらに、補間方法を示す補間制御
信号を補間処理部２９に対して出力する。架台、寝台制
御部１３は、システム制御部１１により出力された架
台、寝台制御信号を基に、回転架台２５を回転させると
共に、寝台移動信号を寝台移動部１５に対して出力す
る。Ｘ線制御装置１７は、システム制御部１１により出
力されたＸ線ビーム発生制御信号を基に、高電圧発生装
置１９による高電圧発生のタイミングを制御する。高電
圧発生装置１９は、Ｘ線ビーム発生源２１からＸ線ビー
ムを曝射させるための高電圧をＸ線制御部１７からの制
御信号に従ってＸ線ビーム発生源２１に供給する。Ｘ線
ビーム発生源２１は、高電圧発生装置１９から供給され
た高電圧によってＸ線ビームを曝射する。検出器２３
は、検出器２３は、Ｘ線ビーム発生源２１から曝射さ
れ、被検体を通過したＸ線ビームを検出する。回転架台
２５は、Ｘ線ビーム発生源２１と検出器２３とを保持す
る。また、回転架台２５は、図示しない架台回転機構に
より、Ｘ線ビーム発生源２１と検出器２３との間の回転
軸を中心にして回転される。

【０１６３】データ収集部２７は、検出器２３により検
出されたＸ線制御信号をシステム制御部１１により検出
されたデータ収集制御信号に対応させて収集する。ま
た、Ｘ線強度補正、検出器感度補正など種々の補正を行
い、生データを得る。

【０１６４】補間処理部２９は、図３５に示すように新
対向ビーム補間法、隣接補間法あるいは他の非線形補間
法など様々な補間処理手段を記憶する補間手段記憶部２
９Ａ、設定された補間方法でヘリカルスキャンの生デー
タを基に細かいピッチの仮想的コンベンショナルスキャ
ンの生データ（仮想的スキャン生データと称する）を補
間して作成する補間手段２９Ｂ、細かい間隔で補間され
た仮想的スキャン生データを記憶する仮想的スキャン生
データ記憶部２９Ｃ、その仮想的スキャン生データをフ
ィルタ処理するフィルタ処理部２９Ｄで構成されてい
る。

【０１６５】画像再構成部３１は、フィルタ処理して得
られた目的とするスライス位置のデータを基に、設定さ
れた画像再構成条件で画像再構成する。

【０１６６】表示部３３は、画像再構成部３１により再
構成された画像を図示しないモニタ上に表示する。

【０１６７】次に、第９実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作
を説明する。ここでは第９実施形態のＸ線ＣＴ装置の特
徴的な動作部分のみを図３６と図３７を用いて説明す
る。

【０１６８】補間処理部２９の補間手段記憶部２９Ａ
は、予め設定された補間方法を読み出して補間手段２９
Ｂに渡し、補間手段２９Ｂはデータ収集部２７によって
図３６上図に示すように収集補正されたヘリカルスキャ
ンの生データを基に、図３６下図に示すように、予め細
かい間隔で設定されたスライス位置の仮想的コンベンシ
ョナルスキャンの生データである仮想的スキャン生デー
タを、設定された補間方法で補間して求める（図３７、
ステップＳ１）。この仮想的スキャン生データは、仮想
的スキャン生データ記憶部２９Ｃに、そのスライス位置
と対応付けて記憶される。ここで、システム制御部１１
は、不要になった生データを消去あるいは上書きし、メ
モリ容量を節約する。

【０１６９】この状態で画像再構成部３１は、入力され
た画像再構成スライス位置に対応する仮想的スキャン生
データを補間処理部２９に要求する。補間処理部２９の
フィルタ処理部２９Ｄは仮想的スキャン生データ記憶部
２９Ｃから、入力された画像再構成スライス位置に対応
する１つあるいは複数の仮想的スキャン生データを読み
出し、フィルタ処理して、目的とするスライス位置のデ
ータを得て、画像再構成部３１に渡す（ステップＳ
３）。目的とするスライス位置のデータが得られると画
像再構成部３１は、通常のファンビーム再構成を行っ
て、画像を再構成する（ステップＳ５）。

【０１７０】ここで、第７実施形態は図３８に示すよう
に生データを読み出し、複数のサンプリングデータをフ
ィルタ処理して目的とするスライス位置のデータを得
（ステップＳ１１）、そして通常のファンビーム再構成
を行う方法である（ステップＳ１３）。また、第８実施
形態は図３９に示すようにヘリカル生データを読み出し
て目的とするスライス位置近傍の仮想的スライス位置の
データを、新対向ビーム補間法などで補間し、仮想的デ
ータ得（ステップＳ２１）、仮想的データをフィルタ処
理あるいは重み付け加算処理して目的とするスライス位
置のデータ得（ステップＳ２３）、そして通常のファン
ビーム再構成を行う方法である（ステップＳ２５）。言
うなれば両者とも記憶保存しておいたヘリカルスキャン
の生データを基に画像再構成する方法である。

【０１７１】これに対し、第９実施形態は、ヘリカルス
キャンの生データから細かい間隔でコンベンショナルス
キャンしたように仮想的コンベンショナルスキャンの生
データを予め高密度に作成しておき、これを基に目的に
応じて必要ならば重み付け加算あるいはフィルタ処理後
に画像再構成する方法である。

【０１７２】ここで、仮想的コンベンショナルスキャン
の生データを得る補間手段は新対向ビーム補間法、隣接
補間法あるいは他の非線形補間法など任意である。ま
た、検出器列数、ヘリカルピッチなども任意である。

【０１７３】この第９実施形態をハードウェア的に説明
した図が第４０図である。ヘリカル生データ２０１は、
新対向ビーム補間等の補間処理２０２が行われ、一旦仮
想的スキャン生データ２０３として高密度に格納され
る。その後、その仮想的スキャン生データ２０３は、バ
ス２００を介して他のハードウェアに高速に転送され、
そこでフィルタ処理２０４が行われる。フィルタ処理２
０４されたデータはファンビーム再構成により画像とし
て再構成される。

【０１７４】このように、第９実施形態のＸ線ＣＴ装置
では、ヘリカルスキャンの生データから細かい間隔でコ
ンベンショナルスキャンしたように仮想的コンベンショ
ナルスキャンの生データを予め高密度に作成しておき、
これを基に画像再構成するようにしているので、高画質
な画像を再構成できると共に高速処理が可能となる。

【０１７５】ここで仮想的ヘリカルスキャン生データ法
によるフィルタ補間法について説明する。第９実施形態
では、図３６に示す実施形態と同じ趣旨だが、仮想的コ
ンベンショナルスキャンの生データの間隔を広げて描画
したものの方法を説明したが、変形として図４１のよう
にしても良い。図４１は仮想的シングルスライスＣＴで
ヘリカルスキャンした仮想的生データを生成する方法で
ある。再編成時には、この仮想的シングルスライスの生
データをフィルタ幅に応じて複数回転分読み込み、複数
回転分のデータを用いた重み付け加算の補間処理によっ
て、フィルタ処理と補間処理を同時に行えるような演算
を施し、通常の画像再構成を行う。

【０１７６】次に、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１０
実施形態（（Ｐｉｔｃｈ＝２．５）＋（新対向ビーム補
間法）＋（ボクセル・フィルタ処理によるフィルタ補間
法）を用いたもの）を説明する。尚、第１０実施形態の
Ｘ線ＣＴ装置の構成については第９実施形態と同じであ
る。以下、第１０実施形態の特徴的な部分を説明する。

【０１７７】第１０実施形態のＸ線ＣＴ装置は、第７実
施形態〜第９実施形態で説明したフィルタ処理あるいは
重み付け加算処理を、細かい間隔で画像再構成した後に
画像（ボクセル）に対して処理する方法である。図４２
に第１０実施形態の概念図、図４３に第１０実施形態の
特徴的なフローチャートを示す。

【０１７８】まず、目的とするスライス位置Ｚ＝Ｚ０で
隣接補間法あるいは新対向ビーム補間法などを用いて補
間し、従来の場合と同様、再構成関数とのコンボリュー
ション演算、逆投影演算をして、第１回目の画像再構成
をする。

【０１７９】同様に、以下に示す式（１３），式（１
４）に従い、目的とするスライス位置Ｚ＝Ｚ０を中心に
してＺ軸方向にδＺ（ｉ）ずらしたスライス位置Ｚ＝Ｚ
（ｉ）＝Ｚ０＋δＺ（ｉ）でも同様に画像再構成し、ｎ
枚の画像を第１回目の再構成をする（図４３、ステップ
Ｓ３１）。これにより、図４２（ａ）に示すようなボク
セルデータを得ることが可能となる。

【０１８０】

【数１０】次いで、再構成して得たｎ枚の仮の再構成画像ＩＭＡＧ
Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ）あるいは仮の再構成ボクセルデータ
を、以下に示す式（１５）あるいは式（１６）などに従
い、同一の（ｘ，ｙ）座標のものをＺ軸方向に１次元の
重み付き加算処理あるいは図４２（ｂ）に示すようにフ
ィルタ処理などして、目的とするスライス位置Ｚ＝Ｚ０
の画像データとする（ステップＳ３３，Ｓ３５）。

【０１８１】

【数１１】尚、フィルタ形状、検出器列数、ヘリカルピッチなどは
上記の例に限らず、適宜変更可能である。

【０１８２】このように、第１０実施形態のＸ線ＣＴ装
置では、フィルタ処理あるいは重み付け加算処理を、細
かい間隔で画像再構成した後に画像（ボクセル）に対し
て行うようにしているので、高画質な画像を再構成でき
る。

【０１８３】尚、第７実施形態〜第１０実施形態におい
て、図４４（ａ）に示すような標準的なフィルタ幅でフ
ィルタ処理するハードウェアもしくはソフトウェアを持
ち、図４４（ｂ）のようにＺ軸方向に幅の大きいフィル
タでフィルタ処理する場合には、そのフィルタを複数に
分割して処理するようにしても良い。この場合、分割後
の合成は画像加算のときに行っても良いし、補間データ
など途中の段階で行っても良い。また、図４４ではフィ
ルタ２つに分割した例を示したが、これに限らず、フィ
ルタを３つ以上に分割しても良い。

【０１８４】また、第７乃至第１０実施形態におけるフ
ィルタ処理は、シングルスライスＣＴにも適用可能であ
る。

【０１８５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、補
間ペアの切替えなどに伴うギャップが抑制され、高画質
な再構成画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の第１実施形態を示
したブロック図である。

【図２】図１に示した第１実施形態のＸ線ＣＴ装置のデ
ータ補間例を説明するための図である。

【図３】シングルスライスＣＴにおけるデータ補間の例
を説明するための図である。

【図４】目的とするスライス位置での補間の重みと、こ
の位置から±ΔＺずらしたスライス位置での補間の重み
と、これらを加算した補間の重みを示した図である。

【図５】目的とするスライス位置Ｚ＝Ｚ０のデータの
前後でｎ枚ずつのデータを加算する場合を説明するた
めの図である。

【図６】位相を固定してその位相θで収集したデータと
重みフィルタ関数を示した図である。

【図７】検出器列数Ｎｓｅｇ＝２，検出器チャンネ
ル数Ｎｃｈ＝１０００の検出器を用いた場合の基ビー
ムと対抗ビームを説明するための図である。

【図８】第２実施形態のＸ線ＣＴ装置における新対向ビ
ーム補間法を説明するための図である。

【図９】ＦＯＶサイズを示した図である。

【図１０】第４実施形態のＸ線ＣＴ装置において、２列
の検出器を用い、フィルタ補間法と新対向ビーム補間法
を組み合わせてデータ補間する場合を説明するための図
である。

【図１１】隣接補間法と３６０°補間法と対向ビーム補
間法を説明するための図である。

【図１２】第４実施形態のＸ線ＣＴ装置において、４列
の検出器を用い、ヘリカルピッチＰ＝２．５Ｔでフィル
タ補間法と対向ビーム補間法を組み合わせてデータ補間
する場合を説明するための図である。

【図１３】第４実施形態のＸ線ＣＴ装置において、４列
の検出器を用い、ヘリカルピッチＰ＝３．０Ｔでフィル
タ補間法と対向ビーム補間法を組み合わせてデータ補間
する場合を説明するための図である。

【図１４】第４実施形態のＸ線ＣＴ装置において、４列
の検出器を用い、ヘリカルピッチＰ＝３．５Ｔでフィル
タ補間法と対向ビーム補間法を組み合わせてデータ補間
する場合を説明するための図である。

【図１５】ヘリカルピッチＰ＝（Ｎ／２−０．５）×Ｔ
に従って得た従来の補間法を示す図である。

【図１６】４列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝２．
５としたときのスキャン図である。

【図１７】４列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝３．
５としたときのスキャン図である。

【図１８】４列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝４．
５としたときのスキャン図である。

【図１９】４列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝４．
５とし、かつ、基本スライス厚を図１８に示す場合の半
分にしたときのスキャン図である。

【図２０】２列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝２と
したときのスキャン図である。

【図２１】高密度サンプリング・スキャン法の一例であ
るＰｉｔｃｈ＝１．５のときのスキャン図である。

【図２２】第１チャンネル，第Ｎ１チャンネル，中心チ
ャンネル，第Ｎ２チャンネル，第１０００チャンネルの
実データのビームと、第１チャンネル，第Ｎ１チャンネ
ル，中心チャンネル，第Ｎ２チャンネル，第１０００チ
ャンネルの対向ビームを示した図である。

【図２３】２列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝２の
ときの第Ｎ１チャンネルの実データを実線、第Ｎ１チャ
ンネル及び第Ｎ２チャンネルの対向ビームを点線でスキ
ャン図上に示した図である。

【図２４】２列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝１．
５の高密度サンプリング・スキャン法でヘリカルスキャ
ンした場合のスキャン図である。

【図２５】４列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝２．
５の高密度サンプリング・スキャン法でヘリカルスキャ
ンした場合のスキャン図である。

【図２６】４列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝３．
５の高密度サンプリング法でヘリカルスキャンした場合
のスキャン図である。

【図２７】４列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝４．
５の高密度サンプリング・スキャン法でヘリカルスキャ
ンした場合のスキャン図である。

【図２８】４列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝２．
５の高密度サンプリング・スキャンしたときの対向ビー
ムを用いたフィルタ補間法を説明するための図である。

【図２９】フィルタ関数ＺＦＣの他の例を示した図であ
る。

【図３０】任意の形状のスライスプロファイルを形成す
るためのフィルタの設計の方法を説明するための図であ
る。

【図３１】４列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝４で
の第Ｎ１チャンネルの対向ビームを用いたフィルタ補間
法を説明するための図である。

【図３２】２列マルチスライスＣＴのＰｉｔｃｈ＝１．
５での対向ビームと、２列マルチスライスＣＴのＰｉｔ
ｃｈ＝４での対向ビームを示した図である。

【図３３】リサンプリング処理を説明するための図であ
る。

【図３４】リサンプリング処理と、直接フィルタ法でこ
れと等価な結果を得る処理の概念を説明するための図で
ある。

【図３５】補間処理部の構成を示すブロック図である。

【図３６】４列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝２．
５で収集補正されたヘリカルスキャンの生データと、こ
れを基に、得られた仮想的コンベンショナルスキャンの
生データを示した図である。

【図３７】第９実施形態の特徴的な動作を示すフローチ
ャートである。

【図３８】第７実施形態の特徴的な動作を示すフローチ
ャートである。

【図３９】第８実施形態の特徴的な動作を示すフローチ
ャートである。

【図４０】第９実施形態の特徴的な動作をハードウェア
的に示した図である。

【図４１】仮想的シングルスライスＣＴでヘリカルスキ
ャンした仮想的生データを生成する方法を説明するため
の図である。

【図４２】ボクセル・フィルタ処理によるフィルタ補間
法を用いる第１０実施形態の概念図である。

【図４３】第１０実施形態の特徴的な動作を示すフロー
チャートである。

【図４４】フィルタ処理する際に、フィルタを複数に分
割して処理するようにした場合を説明するための図であ
る。

【図４５】シングルスライスＣＴを示した図である。

【図４６】コンベンショナルスキャンとヘリカルスキャ
ンを説明するための図である。

【図４７】Ｘ線ＣＴ装置の画像再構成を説明するための
図である。

【図４８】コンベンショナルスキャンとヘリカルスキャ
ンのスキャン図である。

【図４９】３６０°補間法（ａ）と、対向ビーム補間法
（ｂ）と、対向ビーム（ｃ）と、対向ビームのサンプリ
ング位置を説明するための図である。

【図５０】スライスプロファイルを示した図である。

【図５１】２列マルチスライスＣＴと、４列マルチスラ
イスＣＴと、８列マルチスライスＣＴを示す図である。

【図５２】２列マルチスライスＣＴ、４列マルチスライ
スＣＴ、８列マルチスライスＣＴをＺ軸方向から見た図
と、４列マルチスライスＣＴをＺ軸に垂直な方向からＺ
軸を含めて観察した図である。

【図５３】４列マルチスライスＣＴで隣接補間法を行っ
た場合を示すスキャン図である。

【図５４】４列マルチスライスＣＴでＰｉｔｃｈ＝４で
のヘリカルスキャンにおける対向ビームをスキャン図上
に表した図である。

【符号の説明】

１０Ｘ線ＣＴ装置１１システム制御部１３架台、寝台制御部１５寝台移動部１５ａ寝台１７Ｘ線制御装置１９高電圧発生装置２１Ｘ線ビーム発生源２３検出器２５回転架台２７データ収集部２９補間処理部２９Ａ補間手段記憶部２９Ｂ補間手段２９Ｃ仮想的スキャン生データ記憶部２９Ｄフィルタ処理部３１画像再構成部３３表示部２０１ヘリカル生データ２０２補間処理２０３仮想的スキャンデータ２０４フィルタ処理２０５ファンビーム再構成

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１５年６月１１日（２００３．６．１
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、Ｘ線ビームを被検体に向けて曝射するＸ
線ビーム発生源と、このＸ線ビームを検出する少なくと
も２つの検出器列を有し、この検出器列の出力に基づい
て投影データを得る検出手段と、前記被検体が載置され
る寝台をこの被検体の体軸方向に移動させる寝台移動手
段と、前記Ｘ線ビーム発生源を回転させながらＸ線ビー
ムを発生させると共に前記寝台移動手段により被検体を
スライス方向に移動させてヘリカルスキャンを実行させ
る制御部と、前記ヘリカルスキャンにおいて前記検出手
段により得られた３つ以上の投影データをスライス方向
に補間し、目的とするスライス位置の投影データを得る
補間処理部と、この補間処理部により得られた投影デー
タに基づいて、前記目的とするスライス位置の画像を再
構成する画像再構成部と、を備えたことを特徴とするも
のである。本発明によれば、補間ペアの切替えなどに伴
うギャップが抑制され、高画質な再構成画像が得られ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線ビームを被検体に向けて曝射するＸ
線ビーム発生源と、このＸ線ビームを検出して投影データを得る少なくとも
２つの検出器列を有する検出手段と、前記被検体が載置される寝台をこの被検体の体軸方向に
移動させる寝台移動手段と、前記Ｘ線ビーム発生源を回転させながらＸ線ビームを発
生させると共に前記寝台移動手段により被検体をスライ
ス方向に移動させてヘリカルスキャンを実行させる制御
部と、前記ヘリカルスキャンにおいて前記検出手段により得ら
れた３つ以上の投影データをスライス方向に補間し、目
的とするスライス位置の投影データを得る補間処理部
と、この補間処理部により得られた投影データに基づいて、
前記目的とするスライス位置の画像を再構成する画像再
構成部と、を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】前記補間処理部による補間対象の投影デ
ータは、実データ群及び実データ群に対向する対向デー
タ群の少なくとも一方であ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】前記補間処理部は、前記目的とするスラ
イス位置を中心に前後にずらした少なくとも２つのスラ
イス位置で補間し、これら目的とするスライス位置近傍
における複数のスライス位置の補間データに基づいて前
記目的とするスライス位置のデータを得ることを特徴と
する請求項１又は請求項２記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】前記寝台は、前記ヘリカルスキャンによ
る収集データ数より小さいヘリカルピッチで前記被検体
を前記スライス方向に移動させることを特徴とする請求
項１乃至請求項３のいずれか１項記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】前記寝台は、前記収集データ数が２のと
き、前記ヘリカルピッチを１．５として前記被検体を前
記スライス方向に移動させ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】前記補間処理部は、前記検出手段により
得られた投影データから前記目的とするスライス位置近
傍の複数のスライス位置におけるリサンプリングデータ
を得て、これらリサンプリングデータに基づいて前記目
的とするスライス位置のデータを得ることを特徴とする
請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のＸ線ＣＴ装
置。
【請求項７】前記リサンプリングデータは、前記スラ
イス方向に等間隔の複数のスライス位置の補間データで
あることを特徴とする請求項６記載のＸ線ＣＴ装置。