JP2005177203A - 複数位置のｃｔ画像生成方法およびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 時相を揃えた複数位置のＣＴ画像を生成する。
【解決手段】 マルチ検出器を用いたアキシャルスキャンまたはヘリカルスキャンによりデータを収集する（Ｓ３）と共に、１回のアキシャルスキャンまたはヘリカルスキャンにより収集したデータからスライス位置が異なる複数のＣＴ画像を生成する（Ｓ５）。
【効果】 複数のＣＴ画像の時相を揃えることが出来る。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複数位置のＣＴ（Computed Tomography）画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置に関し、さらに詳しくは、時相を揃えた複数位置のＣＴ画像を生成することが出来るＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。

従来、複数のスライス位置のＣＴ画像をアキシャルスキャン（axial scan）により生成する場合、スライス位置をマルチ検出器の中心検出器列に合わせてアキシャルスキャンを行い、必要なビュー範囲のデータセットを中心検出器列で収集し、該データセットからＣＴ画像を再構成することを、各スライス位置について反復していた。
また、複数のスライス位置のＣＴ画像をヘリカルスキャン（helical scan）により生成する場合、スキャン範囲の中心をスライス位置に合わせてヘリカルスキャンを行い、必要なビュー範囲のデータセットを収集し、該データセットからＣＴ画像を再構成することを、各スライス位置について反復していた。

他方、撮影対象の周りにＸ線管およびマルチ検出器を回転させながらスキャンしてデータを収集し、再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点のデータを抽出することにより所定のビュー範囲のデータセットを作成し、そのデータセットを基にＣＴ画像を生成する画像再構成方法およびＸ線ＣＴ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、再構成面上の１本のラインまたは複数画素間隔あけた複数本の平行なラインをＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影ラインに対応する投影データを抽出し、その抽出した投影データにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データを作成し、その投影ライン・データにフィルタ処理を施して逆投影ライン・データを作成し、その逆投影ライン・データを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データを求め、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データを画素対応に加算して逆投影データを求める３次元逆投影方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００３−１５９２４４号公報 特開２００３−３３４１８８号公報

従来のようにスライス位置毎にアキシャルスキャンまたはヘリカルスキャンを行って必要なビュー範囲のデータセットを収集していると、データセットを収集した時相がスライス位置毎にバラバラになる。つまり、複数のスライス位置のＣＴ画像の時相が異なることになる。
しかし、例えば心臓を切断する複数のスライス位置のＣＴ画像を比較検討したい場合は、各ＣＴ画像の時相が異なると、不都合になる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、時相を揃えた複数位置のＣＴ画像を生成することが出来るＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、撮影対象の周りにＸ線管およびマルチ検出器の少なくとも一方を相対回転させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集するか又は相対回転させると共にＸ線管およびマルチ検出器を撮影対象に対し相対直線移動させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集し、複数位置の各再構成面に対応する検出器列のデータを抽出することにより各再構成面についての所定のビュー範囲のデータセットをそれぞれ作成し、前記データセットを基に各再構成面のＣＴ画像をそれぞれ生成することを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法を提供する。
上記構成において「相対回転」とは、Ｘ線管とマルチ検出器の中間に撮影対象を置いた状態で、撮影対象を回転させないでＸ線管およびマルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転させる場合、Ｘ線管およびマルチ検出器を回転させないで撮影対象を軸回転させる場合、撮影対象を軸回転させ且つＸ線管およびマルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転させる場合などを含む意味である。
また、上記構成において「相対直線移動」とは、Ｘ線管とマルチ検出器の中間に撮影対象を置いた状態で、Ｘ線管およびマルチ検出器を直線移動させないで撮影対象（が乗ったテーブル）を直線移動させる場合、撮影対象（が乗ったテーブル）を直線移動させないでＸ線管およびマルチ検出器を直線移動させる場合、撮影対象（が乗ったテーブル）を直線移動させ且つＸ線管及びマルチ検出器を直線移動させる場合などを含む意味である。
上記第１の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法では、マルチ検出器を用いた１回のアキシャルスキャンまたはヘリカルスキャンにより収集したデータからスライス位置が異なる複数のＣＴ画像を生成するので、複数のＣＴ画像の時相を揃えることが出来る。

第２の観点では、本発明は、撮影対象の周りにＸ線管およびマルチ検出器の少なくとも一方を相対回転させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集するか又は相対回転させると共にＸ線管およびマルチ検出器を撮影対象に対し相対直線移動させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集し、複数位置の各再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点のデータを抽出することにより各再構成面についての所定のビュー範囲のデータセットをそれぞれ作成し、前記データセットを基に各再構成面のＣＴ画像をそれぞれ生成することを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第２の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法では、マルチ検出器を用いた１回のアキシャルスキャンまたはヘリカルスキャンにより収集したデータからスライス位置が異なる複数のＣＴ画像を生成するので、複数のＣＴ画像の時相を揃えることが出来る。また、各再構成面上の画素を透過したＸ線ビームが入射した検出器列およびチャネルのデータを抽出して各ＣＴ画像を生成するので、コーン角アーチファクトを抑制できる。

第３の観点では、本発明は、上記構成の複数位置のＣＴ画像生成方法において、３次元画像再構成法によりＣＴ画像を生成することを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法を提供する。
上記構成において、３次元画像再構成法としては、フェルドカンプ（Feldkamp）法、重み付きフェルドカンプ法などが知られている。
上記第３の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法では、３次元画像再構成法により画像再構成を行うため、コーン角アーチファクトを抑制できる。

第４の観点では、本発明は、上記構成の複数位置のＣＴ画像生成方法において、前記３次元画像再構成法が、再構成面上の１本のラインまたは複数画素間隔あけた複数本の平行なラインをＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影ラインに対応する投影データを抽出し、前記抽出した投影データにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データを作成し、前記投影ライン・データにフィルタ処理を施して逆投影ライン・データを作成し、前記逆投影ライン・データを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データを求め、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データを画素対応に加算して逆投影データを求める３次元逆投影方法であることを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第３の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法では、特許文献２に記載の３次元画像再構成法を用いるため、演算量を大幅に減らすことが出来る。

第５の観点では、本発明は、上記構成の複数位置のＣＴ画像生成方法において、Ｘ線管およびマルチ検出器の回転面に垂直な方向またはヘリカルスキャンの直線移動方向をｚ方向とし、ビュー角度view＝０゜の時のＸ線ビームの中心軸方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に直交する方向をｘ方向とするとき、−４５゜≦view＜４５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および１３５゜≦view＜２２５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｘ方向をライン方向とし、４５゜≦view＜１３５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および２２５゜≦view＜３１５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｙ方向をライン方向とすることを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法を提供する。
上記構成において、view＝−４５゜とview＝３１５゜とは、表現の都合上異なる表記にしているが、実際は、両者は等しく、同一ビュー角度である。
再構成面上のラインをＸ線透過方向に投影する場合、ラインとＸ線透過方向の成す角度が９０゜に近いほど精度が高くなり、０゜に近いほど精度が低くなる。
上記第５の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法では、ラインとＸ線透過方向の成す角度が約４５゜より小さくならないため、精度の低下を抑制することが出来る。

第６の観点では、本発明は、上記構成の複数位置のＣＴ画像生成方法において、前記スキャン範囲は、少なくとも「１８０゜＋ファンビーム角度」の回転角度範囲であることを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第６の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法では、ＣＴ画像の再構成に最小限必要なビュー範囲のデータを確保できる。

第７の観点では、本発明は、上記構成の複数位置のＣＴ画像生成方法において、前記ビュー範囲は、「１８０゜＋ファンビーム角度」の回転角度範囲であることを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第７の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法では、ＣＴ画像の再構成に用いるデータセットのビュー範囲が狭いので、時間分解能を向上できる。

第８の観点では、本発明は、上記構成の複数位置のＣＴ画像生成方法において、心拍信号または呼吸信号を基に撮影対象の運動時相を検出することを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第８の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法では、心臓や肺などの所望時相のＣＴ画像を生成することが出来る。

第９の観点では、本発明は、Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに相対回転させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集するか又は相対回転させると共にＸ線管およびマルチ検出器を撮影対象に対し相対直線移動させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集するスキャン手段と、複数位置の各再構成面に対応する検出器列のデータを抽出することにより各再構成面についての所定のビュー範囲のデータセットをそれぞれ作成するデータ抽出手段と、前記データセットを基に各再構成面のＣＴ画像をそれぞれ生成する画像再構成手段とを具備したことを特徴とする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１の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１０の観点では、本発明は、Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに相対回転させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集するか又は相対回転させると共にＸ線管およびマルチ検出器を撮影対象に対し相対直線移動させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集するスキャン手段と、複数位置の各再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点のデータを抽出することにより各再構成面についての所定のビュー範囲のデータセットをそれぞれ作成するデータ抽出手段と、前記データセットを基に各再構成面のＣＴ画像をそれぞれ生成する画像再構成手段とを具備したことを特徴とする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２の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１１の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、３次元画像再構成法によりＣＴ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３の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１２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３次元画像再構成法が、再構成面上の１本のラインまたは複数画素間隔あけた複数本の平行なラインをＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影ラインに対応する投影データを抽出し、前記抽出した投影データにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データを作成し、前記投影ライン・データにフィルタ処理を施して逆投影ライン・データを作成し、前記逆投影ライン・データを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データを求め、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データを画素対応に加算して逆投影データを求める３次元逆投影方法であ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４の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１３の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管およびマルチ検出器の回転面に垂直な方向またはヘリカルスキャンの直線移動方向をｚ方向とし、ビュー角度view＝０゜の時のＸ線ビームの中心軸方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に直交する方向をｘ方向とするとき、−４５゜≦view＜４５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および１３５゜≦view＜２２５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｘ方向をライン方向とし、４５゜≦view＜１３５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および２２５゜≦view＜３１５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｙ方向をライン方向と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５の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１４の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン範囲は、少なくとも「１８０゜＋ファンビーム角度」の回転角度範囲であることを特徴とする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６の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１５の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記ビュー範囲は、「１８０゜＋ファンビーム角度」の回転角度範囲であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１５の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第７の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１６の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、心拍信号または呼吸信号を基に撮影対象の運動時相を検出することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１６の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第８の観点による複数位置のＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

本発明の複数位置のＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、時相を揃えた複数位置のＣＴ画像を生成することが出来る。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置１００を示す構成ブロック図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、寝台装置１０と、走査ガントリ２０と、心電計４０とを具備している。

操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、スキャン制御処理や画像再構成処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ５と、生成したＣＴ画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータやＣＴ画像を記憶する記憶装置７とを具備している。

寝台装置１０は、撮影対象を乗せて走査ガントリ２０のボア（空洞部）に入れ出しするテーブル１２を具備している。テーブル１２は、寝台装置１０に内蔵するモータで昇降および直線移動される。

走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、マルチ検出器２４と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５の制御を行う回転側コントローラ２６と、制御信号などを前記操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りする制御コントローラ２９と、スリップリング３０とを具備している。

心電計４０は、撮影対象の心拍信号を検出する。

図２および図３は、Ｘ線管２１とマルチ検出器２４の説明図である。
Ｘ線管２１とマルチ検出器２４は、回転中心ＩＣの回りを回転する。テーブル１２の直線移動方向をｚ軸方向とし、テーブル１２の上面に垂直な方向をｙ軸方向とし、ｚ軸方向およびｙ軸方向に直交する方向をｘ軸方向とするとき、Ｘ線管２１およびマルチ検出器２４の回転平面は、ｘｙ面である。
Ｘ線管２１は、コーンビームと呼ばれるＸ線ビームＣＢを発生する。Ｘ線ビームＣＢの中心軸方向がｙ軸方向に平行なときを、ビュー角度view＝０゜とする。
マルチ検出器２４は、Ｊ（例えばＪ＝２５６）列の検出器列を有する。また、各検出器列は、Ｉ（例えばＩ＝１０２４）チャネルのチャネルを有する。

図４は、複数位置のＣＴ画像生成処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、操作者は、複数のスライス位置を設定する。例えば、図２２に示すように、撮影対象の心臓を切断する複数のスライス位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を指定する。また、データを収集したい心拍時相を設定する。

ステップＳ２では、操作者は、スキャン範囲を設定する。例えば、アキシャルスキャンの場合は、マルチ検出器２４の中心のｚ軸方向位置とスキャン開始角度およびスキャン終了角度である。また、ヘリカルスキャンの場合は、例えば図２２に示すスキャン開始点Ｚｓおよびスキャン終了点Ｚｅとスキャン開始角度「０゜」およびスキャン終了角度「１８０゜＋ファン角度」である。なお、これより広いスキャン範囲を設定してもよい。

ステップＳ３では、Ｘ線ＣＴ装置１００は、心拍信号の時相に合わせたタイミングでスキャンを行い、データを収集する。
すなわち、Ｘ線管２１とマルチ検出器２４とを撮影対象の周りに回転させ且つテーブル１２を直線移動させないでｚ軸位置ｚとビュー角度viewと検出器列番号ｊとチャネル番号ｉとで表わされるデータＤ０(z,view,j,i)を収集するか又はＸ線管２１とマルチ検出器２４とを撮影対象の周りに回転させ且つテーブル１２を直線移動させながら直線移動位置ｚとビュー角度viewと検出器列番号ｊとチャネル番号ｉとで表わされるデータＤ０(z,view,j,i)を収集する。直線移動位置ｚは、エンコーダによりｚ軸方向位置パルスがカウントされ、制御コントローラ２９にてｚ軸座標に変換され、スリップリング３０を経由して、ＤＡＳ２５の投影データにｚ軸座標情報として付加される。
図５に、ｚ軸座標情報を付加した、あるビュー角度viewのデータのフォーマットを示す。

ステップＳ４では、Ｘ線ＣＴ装置１００は、データＤ０(z,view,j,i)に対して、前処理（オフセット補正，対数補正，Ｘ線線量補正，感度補正）を行う。

ステップＳ５では、Ｘ線ＣＴ装置１００は、複数のスライス位置の各々について、ステップ５１とステップＳ５２とを反復する。
ステップＳ５１では、前処理したデータＤ０(z,view,j,i)に対して、３次元逆投影処理を行い、逆投影データＤ３(x,y)を求める。
なお、ステップＳ５１の３次元逆投影処理については、図６を参照して後述する。
ステップＳ５２では、逆投影データＤ３(x,y)に対して後処理を行い、ＣＴ画像を得る。

図６は、３次元逆投影処理（図４のステップＳ５１）の詳細を示すフロー図である。
ステップＲ１では、画像再構成に必要なビュー範囲中の一つのビューに着目する。ビュー範囲は、例えば「１８０゜＋ファン角度」あるいは「３６０゜」である。

ステップＲ２では、着目ビューのデータＤ０(z,view,j,i)の中から再構成面Ｐ上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応する投影データＤｒを抽出する。

図７に再構成面Ｐ上の複数の平行なラインＬ０〜Ｌ８を例示する。
ライン数は、ラインに直交する方向の再構成面の最大画素数の１／６４〜１／２とする。例えば、再構成面Ｐの画素数が５１２×５１２であるとき、ライン数は９本とする。
また、−４５゜≦view＜４５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および１３５゜≦view＜２２５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）では、ｘ方向をライン方向とする。また、４５゜≦view＜１３５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および２２５゜≦view＜３１５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）では、ｙ軸方向をライン方向とする。
また、回転中心ＩＣを通り、ラインＬ０〜Ｌ８に平行な投影面ｐｐを想定する。

図８は、再構成面Ｐ上の複数の平行なラインＬ０〜Ｌ８をＸ線透過方向に検出器面ｄｐに投影したラインＴ０〜Ｔ８を示している。
Ｘ線透過方向は、Ｘ線管２１とマルチ検出器２４とラインＬ０〜Ｌ８の幾何学的位置によって決まる。
検出器面ｄｐに投影したラインＴ０〜Ｔ８に対応する検出器列ｊおよびチャネルｉのデータを抽出すれば、それらがラインＬ０〜Ｌ８に対応する投影データＤｒである。

そして、図９に示すように、ラインＴ０〜Ｔ８をＸ線透過方向に投影面ｐｐ上に投影したラインＬ０’〜Ｌ８’を想定し、それら投影面ｐｐ上のラインＬ０’〜Ｌ８’に投影データＤｒを展開する。

図６に戻り、ステップＲ３では、投影面ｐｐ上の各ラインＬ０’〜Ｌ８’の投影データＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算し、図１０に示す如き投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐを作成する。
ここで、コーンビーム再構成荷重は、Ｘ線管２１の焦点から投影データＤｒに対応するマルチ検出器２４の検出器列ｊ，チャネルｉまでの距離をｒ０とし、Ｘ線管２１の焦点から投影データＤｒに対応する再構成面Ｐ上の点までの距離をｒ１とするとき、（ｒ１／ｒ０）^２である。

ステップＲ４では、投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐに対して、フィルタ処理を行う。すなわち、投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐにＦＦＴを施し、フィルタ関数（再構成関数）を掛け、逆ＦＦＴを施して、図１１に示す如き投影面ｐｐ上の逆投影ライン・データＤｆとする。

ステップＲ５では、投影面ｐｐ上の逆投影ライン・データＤｆに対してライン方向に補間処理を施し、図１２に示す如き投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを作成する。
投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈのデータ密度は、ライン方向の再構成面Ｐの最大画素数の８倍〜３２倍とする。例えば、１６倍として再構成面Ｐの画素数が５１２×５１２であるとき、データ密度は８１９２点／ラインとする。

ステップＲ６では、投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈをサンプリングし且つ必要に応じて補間・補外処理して、図１３に示すように、再構成面Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ８上の画素の逆投影画素データＤ２を得る。

ステップＲ７では、高密度逆投影ライン・データＤｈをサンプリングし且つ補間・補外処理して、図１４に示すように、ラインＬ０〜Ｌ８間の画素の逆投影画素データＤ２を得る。あるいは、再構成面Ｐ上で、ラインＬ０〜Ｌ８上の画素の逆投影画素データＤ２を基に補間・補外処理して、ラインＬ０〜Ｌ８間の画素の逆投影画素データＤ２を得る。

なお、図９〜図１４は、−４５゜≦view＜４５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および１３５゜≦view＜２２５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）を想定しているが、４５゜≦view＜１３５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および２２５゜≦view＜３１５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）では、図１５〜図２０に示すようになる。

図６に戻り、ステップＲ８では、図２１に示すように、図１４または図２０に示す逆投影画素データＤ２を画素対応に加算する。
ステップＲ９では、画像再構成に必要な全ビューについて、ステップＲ１〜Ｒ８を繰り返し、逆投影データＤ３(x,y)を得る。

図２２は、再構成面Ｐとマルチ検出器２４の検出器列の関係を示す説明図である。
検出器列４Ａ〜８Ｂのデータから、再構成面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の画像再構成に必要なビューのデータを抽出できる。

実施例１のＸ線ＣＴ装置１００によれば、マルチ検出器２４を用いた１回のヘリカルスキャンにより収集したデータから複数のスライス位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のＣＴ画像を生成するので、複数のＣＴ画像の時相を揃えることが出来る。
また、各再構成面Ｐ上の画素を透過したＸ線ビームが入射した検出器列およびチャネルのデータを抽出して各ＣＴ画像を生成するので、コーン角アーチファクトを抑制できる。

なお、再構成面Ｐ上の画素を透過したＸ線ビームがマルチ検出器２４の外を通る場合は、再構成面Ｐ上の画素を透過したＸ線ビームに最も近い検出器列およびチャネルのデータを流用すればよい。

画像再構成法は、公知のフェルドカンプ法による３次元画像再構成法でもよい。さらに、特願２００２−１４７０６１号、特願２００２−１４７２３１号、特願２００２−２３５５６１号、特願２００２−２６７８３３号、特願２００２−３２２７５６号および特願２００２−３３８９４７号で提案されている３次元画像再構成法を用いてもよい。

図２３に示すように、Ｘ線ビームの透過方向を考慮せず、再構成面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の直下の各検出器列のデータを抽出してデータセットをそれぞれ作成し、そのデータセットからＣＴ画像をそれぞれ再構成してもよい。

ヘリカルスキャンでなく、アキシャルスキャンによりデータを収集してもよい。

画像再構成法は、２次元画像再構成法でもよい。

本発明の複数位置のＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置は、心臓の複数断面の同一時相のＣＴ画像を生成するのに利用できる。

実施例１に係るＸ線ＣＴ装置を示す構成ブロック図である。 Ｘ線管およびマルチ検出器の回転を示す説明図である。 コーンビームを示す説明図である。 複数位置のＣＴ画像生成処理を示すフロー図である。 収集したデータの格納フォーマットを示す説明図である。 ３次元画像再構成処理の詳細を示すフロー図である。 再構成面Ｐ上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。 再構成面Ｐ上のラインを検出器面に投影したラインを示す概念図である。 ビュー角view＝０゜における検出器面上の各ラインの投影データＤｒを投影面上に投影した状態を示す概念図である。 ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の投影データＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算した投影ライン・データＤｐを示す概念図である。 ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施した逆投影ライン・データＤｆを示す概念図である。 ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の逆投影ライン・データＤｆに保管処理を施した高密度逆投影ライン・データＤｈを示す概念図である。 ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを再構成面上のラインに展開した逆投影画素データＤ２を示す概念図である。 ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを再構成面上のライン間に展開した逆投影画素データＤ２を示す概念図である。 ビュー角view＝９０゜における検出器面上の各ラインの投影データＤｒを投影面上に投影した状態を示す概念図である。 ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の投影データＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算した投影ライン・データＤｐを示す概念図である。 ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施した逆投影ライン・データＤｆを示す概念図である。 ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の逆投影ライン・データＤｆに補間処理を施した高密度逆投影ライン・データＤｈを示す概念図である。 ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを再構成面上のラインに展開した逆投影画素データＤ２を示す概念図である。 ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを再構成面上のライン間に展開した逆投影画素データＤ２を示す概念図である。 逆投影画素データＤ２を画素対応に全ビュー加算して逆投影データＤ３を得る状態を示す説明図である。 実施例１に係る複数の再構成面とスキャン範囲の関係を示す説明図である。 実施例３に係る複数の再構成面とスキャン範囲の関係を示す説明図である。

符号の説明

１ 操作コンソール
３ 中央処理装置
２０ 走査ガントリ
２１ Ｘ線管
２４ マルチ検出器
２６ 回転側コントローラ
４０ 心電計
１００ Ｘ線ＣＴ装置

Claims (16)

1. 撮影対象の周りにＸ線管およびマルチ検出器の少なくとも一方を相対回転させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集するか又は相対回転させると共にＸ線管およびマルチ検出器を撮影対象に対し相対直線移動させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集し、複数位置の各再構成面に対応する検出器列のデータを抽出することにより各再構成面についての所定のビュー範囲のデータセットをそれぞれ作成し、前記データセットを基に各再構成面のＣＴ画像をそれぞれ生成することを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法。
2. 撮影対象の周りにＸ線管およびマルチ検出器の少なくとも一方を相対回転させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集するか又は相対回転させると共にＸ線管およびマルチ検出器を撮影対象に対し相対直線移動させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集し、複数位置の各再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点のデータを抽出することにより各再構成面についての所定のビュー範囲のデータセットをそれぞれ作成し、前記データセットを基に各再構成面のＣＴ画像をそれぞれ生成することを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法。
3. 請求項２に記載の複数位置のＣＴ画像生成方法において、３次元画像再構成法によりＣＴ画像を生成することを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法。
4. 請求項３に記載の複数位置のＣＴ画像生成方法において、前記３次元画像再構成法が、再構成面上の１本のラインまたは複数画素間隔あけた複数本の平行なラインをＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影ラインに対応する投影データを抽出し、前記抽出した投影データにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データを作成し、前記投影ライン・データにフィルタ処理を施して逆投影ライン・データを作成し、前記逆投影ライン・データを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データを求め、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データを画素対応に加算して逆投影データを求める３次元逆投影方法であることを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法。
5. 請求項４に記載の複数位置のＣＴ画像生成方法において、Ｘ線管およびマルチ検出器の回転面に垂直な方向またはヘリカルスキャンの直線移動方向をｚ方向とし、ビュー角度view＝０゜の時のＸ線ビームの中心軸方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に直交する方向をｘ方向とするとき、−４５゜≦view＜４５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および１３５゜≦view＜２２５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｘ方向をライン方向とし、４５゜≦view＜１３５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および２２５゜≦view＜３１５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｙ方向をライン方向とすることを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の複数位置のＣＴ画像生成方法において、前記スキャン範囲は、少なくとも「１８０゜＋ファンビーム角度」の回転角度範囲であることを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の複数位置のＣＴ画像生成方法において、前記ビュー範囲は、「１８０゜＋ファンビーム角度」の回転角度範囲であることを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の複数位置のＣＴ画像生成方法において、心拍信号または呼吸信号を基に撮影対象の運動時相を検出することを特徴とする複数位置のＣＴ画像生成方法。
9. Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに相対回転させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集するか又は相対回転させると共にＸ線管およびマルチ検出器を撮影対象に対し相対直線移動させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集するスキャン手段と、複数位置の各再構成面に対応する検出器列のデータを抽出することにより各再構成面についての所定のビュー範囲のデータセットをそれぞれ作成するデータ抽出手段と、前記データセットを基に各再構成面のＣＴ画像をそれぞれ生成する画像再構成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
10. Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管および前記マルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに相対回転させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集するか又は相対回転させると共にＸ線管およびマルチ検出器を撮影対象に対し相対直線移動させながらスキャンして所定のスキャン範囲のデータを収集するスキャン手段と、複数位置の各再構成面上の画素をＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影点のデータを抽出することにより各再構成面についての所定のビュー範囲のデータセットをそれぞれ作成するデータ抽出手段と、前記データセットを基に各再構成面のＣＴ画像をそれぞれ生成する画像再構成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
11. 請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置において、３次元画像再構成法によりＣＴ画像を生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
12. 請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記３次元画像再構成法が、再構成面上の１本のラインまたは複数画素間隔あけた複数本の平行なラインをＸ線透過方向にマルチ検出器面に投影した投影ラインに対応する投影データを抽出し、前記抽出した投影データにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データを作成し、前記投影ライン・データにフィルタ処理を施して逆投影ライン・データを作成し、前記逆投影ライン・データを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データを求め、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データを画素対応に加算して逆投影データを求める３次元逆投影方法であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
13. 請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管およびマルチ検出器の回転面に垂直な方向またはヘリカルスキャンの直線移動方向をｚ方向とし、ビュー角度view＝０゜の時のＸ線ビームの中心軸方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に直交する方向をｘ方向とするとき、−４５゜≦view＜４５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および１３５゜≦view＜２２５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｘ方向をライン方向とし、４５゜≦view＜１３５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および２２５゜≦view＜３１５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｙ方向をライン方向とすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
14. 請求項９から請求項１３のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン範囲は、少なくとも「１８０゜＋ファンビーム角度」の回転角度範囲であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
15. 請求項９から請求項１４のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、前記ビュー範囲は、「１８０゜＋ファンビーム角度」の回転角度範囲であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
16. 請求項９から請求項１５のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、心拍信号または呼吸信号を基に撮影対象の運動時相を検出することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。

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