JP2005253485A

JP2005253485A - Ｃｔ画像生成方法およびｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP2005253485A
Application number: JP2004065003A
Authority: JP
Inventors: Akira Hagiwara; 明萩原; Kotoko Morikawa; 琴子森川
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-03-09
Also published as: KR20060043586A; CN1666714A; US7260175B2; US20050201511A1; JP4091008B2; EP1574997A2; EP1574997A3; CN100400000C

Abstract

【課題】マルチ検出器を用いて収集したアキシャルスキャン・データに対してＺフィルタリングを行ってＣＴ画像を生成する。
【解決手段】第１の位置Ｚ１よりもマルチ検出器２４の端の方へＸ線管２１およびマルチ検出器２４を撮影対象に対して相対直線移動した第２の位置Ｚ２で第２のアキシャルスキャン・データを収集し、マルチ検出器２４の端に近い再構成領域Ｐ３の中央部分ａ２に対応する投影データを第２のアキシャルスキャン・データから抽出し、各再構成領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の投影データを基にＺフィルタリングを行って一つのＣＴ画像を生成する。
【効果】投影データの欠落がなくなり、画質を向上することが出来る。
【選択図】図１０

Description

本発明は、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、マルチ検出器（multi detector）を用いて収集したアキシャルスキャン・データ（axicial scan data）に対してＺフィルタリング（Z- filtering）を行ってＣＴ画像を生成するＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。

従来、マルチ検出器を用いて収集したヘリカルスキャン・データ（helical scan data）に対してＺフィルタリングを行ってＣＴ画像を生成する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。

山下泰之編著「極めるマルチスライスＣＴ」中外医学社、２００１年４月１５日（ｐ.２３−２４）

しかし、マルチ検出器を用いて収集したアキシャルスキャン・データに対してＺフィルタリングを行ってＣＴ画像を生成する技術は知られていない。
そこで、本発明の目的は、マルチ検出器を用いて収集したアキシャルスキャン・データに対してＺフィルタリングを行ってＣＴ画像を生成する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、撮影対象の体軸方向の第１の位置で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撮影対象に対して相対的に回転させて第１のアキシャルスキャン・データを収集し、撮影対象の体軸方向に並ぶ複数の再構成領域に対応する投影データを前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域における投影データの一部を前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できない場合、前記第１の位置よりも前記マルチ検出器の端の方へ前記Ｘ線管およびマルチ検出器を撮影対象に対して相対的に直線移動した第２の位置で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撮影対象に対して相対的に回転させて第２のアキシャルスキャン・データを収集し、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域において前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できなかった投影データを前記第２のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記抽出した各再構成領域の投影データを基に一つのＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
図７に示すように、マルチ検出器２４を用いた場合、Ｘ線ビームＣＢがコーンビーム形状になるため、マルチ検出器２４の端に近い再構成領域Ｐ３では、中央部分ａ２に対応する投影データを第１の位置Ｚ１でのアキシャルスキャン・データから抽出できないことがある。
そこで、上記第１の観点によるＣＴ画像生成方法では、図１０に示すように、第１の位置Ｚ１よりもマルチ検出器２４の端の方へＸ線管２１およびマルチ検出器２４を撮影対象に対して相対的に直線移動した第２の位置Ｚ２で第２のアキシャルスキャン・データを収集し、マルチ検出器２４の端に近い再構成領域Ｐ３の中央部分ａ２に対応する投影データを第２のアキシャルスキャン・データから抽出するようにした。そして、各再構成領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の投影データを基にＺフィルタリングを行って一つのＣＴ画像を生成するので、投影データの欠落がなくなり、画質を向上することが出来る。

なお、上記構成において「相対的に回転」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「相対的に直線移動」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。

第２の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、前記第２の位置は、回転中心でのコーンビーム幅だけ前記第１の位置より離れた位置であることを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
図９に示すように、第１の位置Ｚ１でのＸ線ビームＣＢ１が通らない空間を第２の位置Ｚ２でのＸ線ビームＣＢ２がカバーするためには、第１の位置Ｚ１と第２の位置Ｚ２の距離Ｌが、Ｘ線回転中心ＩＣでのコーンビーム幅Ｗと等しければよい。
そこで、上記第２の観点によるＣＴ画像生成方法では、回転中心ＩＣでのコーンビーム幅Ｗだけ第１の位置Ｚ１より離れた位置を第２の位置Ｚ２とする。なお、データの一部重複を許すなら第１の位置Ｚ１と第２の位置Ｚ２の距離ＬをＸ線回転中心ＩＣでのコーンビーム幅Ｗより小さくしてもよいし、データの一部欠落を許すなら第１の位置Ｚ１と第２の位置Ｚ２の距離ＬをＸ線回転中心ＩＣでのコーンビーム幅Ｗより大きくしてもよい。

第３の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、前記抽出した各再構成領域の投影データを加重加算して合成投影データを求め、その合成投影データから一つのＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第３の観点によるＣＴ画像生成方法では、投影データの段階で加重加算（Ｚフィルタリング）を行ってしまうため、演算量を少なくすることが出来る。

第４の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、前記投影データを加重加算する重みを、各再構成領域の相互の位置関係と所定の重み関数とから決定することを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第４の観点によるＣＴ画像生成方法では、ＣＴ画像の厚さ方向のプリファイルを重み関数の選択によって制御することが出来る。

第５の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、前記抽出した各再構成領域の投影データからそれぞれＣＴ画像を生成し、それらＣＴ画像を加重加算して一つのＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第５の観点によるＣＴ画像生成方法では、各再構成領域のＣＴ画像を求めた後で加重加算（Ｚフィルタリング）するため、各再構成領域のＣＴ画像とそれらを合成した一つのＣＴ画像とを同時に得ることが出来る。

第６の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、前記ＣＴ画像を加重加算する重みを、各再構成領域の相互の位置関係と所定の重み関数とから決定することを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第６の観点によるＣＴ画像生成方法では、ＣＴ画像の厚さ方向のプリファイルを重み関数の選択によって制御することが出来る。

第７の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、前記各再構成領域上の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に対応する投影データを前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域における投影データの一部を前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できない場合は前記第２のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記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、前記各再構成領域上の対応するラインの投影ライン・データを加重加算して合成投影ライン・データを求め、前記合成投影ライン・データにフィルタ処理を施して画像各位置ライン・データを作成し、前記画像各位置ライン・データを基に画像面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、これにより一つのＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第７の観点によるＣＴ画像生成方法では、ラインに対応する投影データを処理するため、演算量を少なくすることが出来る。また、投影ライン・データの段階で加重加算（Ｚフィルタリング）を行ってしまうため、演算量を少なくすることが出来る。

第８の観点では、本発明は、上記構成のＣＴ画像生成方法において、前記各再構成領域上の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に対応する投影データを前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域における投影データの一部を前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できない場合は前記第２のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記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画像各位置ライン・データを作成し、前記画像各位置ライン・データを基に画像面上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、前記各再構成領域の対応する逆投影データを加重加算して、一つのＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第８の観点によるＣＴ画像生成方法では、ラインに対応する投影データを処理するため、演算量を少なくすることが出来る。また、各再構成領域の逆投影データを求めた後で加重加算（Ｚフィルタリング）するため、各再構成領域のＣＴ画像とそれらを合成した一つのＣＴ画像とを同時に得ることが出来る。

第９の観点では、本発明は、Ｘ線管と、マルチ検出器と、撮影対象の体軸方向の第１の位置で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撮影対象に対して相対的に回転させて第１のアキシャルスキャン・データを収集する第１のアキシャルスキャン手段と、撮影対象の体軸方向に並ぶ複数の再構成領域に対応する投影データを前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出する第１の投影データ抽出手段と、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域における投影データの一部を前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できない場合には前記第１の位置よりも前記マルチ検出器の端の方へ前記Ｘ線管およびマルチ検出器を撮影対象に対して相対的に直線移動した第２の位置で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撮影対象に対して相対的に回転させて第２のアキシャルスキャン・データを収集する第２のアキシャルスキャン手段と、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域において前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できなかった投影データを前記第２のアキシャルスキャン・データから抽出する第２の投影データ抽出手段と、前記抽出した各再構成領域の投影データを基に一つのＣＴ画像を生成するＣＴ画像生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、前記第１の観点による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、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記第２の位置は、回転中心でのコーンビーム幅だけ前記第１の位置より離れた位置であ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、前記第２の観点による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、前記ＣＴ画像生成手段は、前記抽出した各再構成領域の投影データを加重加算して合成投影データを求め、その合成投影データから一つの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、前記第３の観点による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、前記投影データを加重加算する重みを、各再構成領域の相互の位置関係と所定の重み関数とから決定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、前記第４の観点による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、前記ＣＴ画像生成手段は、前記抽出した各再構成領域の投影データからそれぞれＣＴ画像を生成し、それらＣＴ画像を加重加算して一つの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１３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第５の観点による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ＣＴ画像を加重加算する重みを、各再構成領域の相互の位置関係と所定の重み関数とから決定す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、前記第６の観点による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、前記第１の投影データ抽出手段は、前記各再構成領域上の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に対応する投影データを前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記第２の投影データ抽出手段は、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域において前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できなかった投影データを前記第２のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記ＣＴ画像生成手段は、前記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、前記各再構成領域上の対応するラインの投影ライン・データを加重加算して合成投影ライン・データを求め、前記合成投影ライン・データにフィルタ処理を施して画像各位置ライン・データを作成し、前記画像各位置ライン・データを基に画像面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、前記第７の観点による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、前記第１の投影データ抽出手段は、前記各再構成領域上の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に対応する投影データを前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記第２の投影データ抽出手段は、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域において前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できなかった投影データを前記第２のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記ＣＴ画像生成手段は、前記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画像各位置ライン・データを作成し、前記画像各位置ライン・データを基に画像面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、前記各再構成領域の対応する逆投影データを加重加算して、一つの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１６の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第８の観点によるＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

本発明のＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、撮像領域の周縁部であっても得られたデータにＺフィルタリングを施すことが出来るので、スライス厚を任意にコントロールし、アーチファクトおよびノイズを低減することが出来る。

以下、図に示す実施例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。

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、データ収集処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、図５に示すように、Ｘ線管２１およびマルチ検出器２４を第１の位置Ｚ１に移動する（実際には、テーブル１２を直線移動する）。
ステップＳ２では、図５に示すように、回転中心ＩＣの周りにＸ線管２１およびマルチ検出器２４を回転させながら第１のアキシャルスキャン・データＤ０(Z1,view,j,i)を収集する。図６に、収集したアキシャルスキャン・データの記憶形式を示す。

ステップＳ３では、第１のアキシャルスキャン・データＤ０(Z1,view,j,i)でデータが不足するか否かを再構成領域の位置から判定し、不足する場合はステップＳ４へ進み、不足しない場合はステップＳ６へ進む。
例えば、図７に示すように再構成領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が設定されているとき、再構成領域Ｐ１，Ｐ２のデータは第１のアキシャルスキャン・データＤ０(Z1,view,j,i)で不足がないが、再構成領域Ｐ３のデータは第１のアキシャルスキャン・データＤ０(Z1,view,j,i)では周縁部分ａ１しかカバーできず、中央部分ａ２のデータが不足する。

ステップＳ４では、図８に示すように、Ｘ線管２１およびマルチ検出器２４を第２の位置Ｚ２に移動する（実際には、テーブル１２を直線移動する）。
ステップＳ５では、図８に示すように、回転中心ＩＣの周りにＸ線管２１およびマルチ検出器２４を回転させながら第２のアキシャルスキャン・データＤ０(Z2,view,j,i)を収集する。そして、ステップＳ６へ進む。

図９に示すように、第１の位置Ｚ１でのＸ線ビームＣＢ１が通らない空間を第２の位置Ｚ２でのＸ線ビームＣＢ２がカバーするためには、第１の位置Ｚ１と第２の位置Ｚ２の距離Ｌが、Ｘ線回転中心ＩＣでのコーンビーム幅Ｗと等しければよい。
このとき、図１０に示すように、再構成領域Ｐ３の中央部分ａ２のデータは、第２のアキシャルスキャン・データＤ０(Z2,view,j,i)から得ることが出来る。

ステップＳ６では、データＤ０(Z1,view,j,i)，データＤ０(Z2,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Ｓ７では、前処理したデータＤ０(Z1,view,j,i)，Ｄ０(Z2,view,j,i)に対して、３次元逆投影処理（図１１を参照して後述する）を行い、逆投影データＤ３(x,y)を求める。
ステップＳ８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１１は、３次元逆投影処理（図４のステップＳ７）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、着目ビューの第１のアキシャルスキャン・データＤ０(z1,view,j,i)の中から再構成領域Ｐｎ（ｎ＝１，２，…）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Ｄrnを抽出する。
なお、以下では、図１０に示す再構成領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が設定されているものとする。

図１２に再構成領域Ｐ１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領域の最大画素数の１／６４〜１／２とする。例えば、再構成領域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。

図１３は、再構成領域Ｐ１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１５に示すように、第１のアキシャルスキャン・データＤ０(z1,view,j,i)の中のラインＴ０〜Ｔ８に対応するデータを抽出し、再構成領域Ｐ１上のラインＬ０〜Ｌ８にデータＤr1として展開する。

再構成領域Ｐ２についても上記と同様にデータデータＤr2を抽出する。
しかし、図１４に示すように、再構成領域Ｐ３については、周辺部分ａ１のラインＬ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８では上記と同様にデータデータＤr3を抽出できるが、中央部分ａ２のラインＬ３，Ｌ４，Ｌ５では第１のアキシャルスキャン・データＤ０(z1,view,j,i)からはデータＤr3を抽出できない。

図１１に戻り、ステップＲ３では、不足する投影データがあればステップＲ４へ進み、不足する投影データがなければステップＲ５へ進む。

ステップＲ４では、図１４に示すように、再構成領域Ｐ３の中央部分ａ２のラインＬ３，Ｌ４，Ｌ５のデータＤr3を、第２のアキシャルスキャン・データＤ０(z2,view,j,i)から抽出する。

ステップＲ５では、投影データＤrnにコーンビーム再構成荷重を乗算し、図１６に示す如き投影ライン・データＤpn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Ｄrn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Ｄrnに対応する再構成領域Ｐｎ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Ｒ６では、投影ライン・データＤp1，Ｄp2，Ｄp3を加重加算し、図１７に示す如き合成投影ライン・データＤｐを得る。この処理がＺフィルタリングに相当する。
なお、加重加算の重みは、図４１に示すように、再構成領域Ｐｎの相互の位置関係と適当な重い関数Ｗとから決定する。

ステップＲ７では、合成投影ライン・データＤｐに対して、フィルタ処理を行う。すなわち、合成投影ライン・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１８に示す如き画像各位置ライン・データＤｆとする。

ステップＲ８では、画像各位置ライン・データＤｆ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１９に示すように、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Ｒ９では、画像各位置ライン・データＤｆをサンプリングし且つ補間・補外処理して、図２０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。

なお、図１５〜図２０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２１〜図２６に示すようになる。

図１１に戻り、ステップＲ１０では、図２７に示すように、図２０または図２６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Ｒ１１では、画像再構成に必要な全ビューについて、ステップＲ１〜Ｒ１０を繰り返し、逆投影データＤ３(x,y)を得る。そして、処理を終了する。

実施例１のＸ線ＣＴ装置１００によれば、第１の位置Ｚ１で第１のアキシャルスキャン・データを収集し、第２の位置Ｚ２で第２のアキシャルスキャン・データを収集し、第１のアキシャルスキャン・データでは不足するデータを第２のアキシャルスキャン・データで補って各再構成領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の投影データを作成し、それら投影データに対してＺフィルタリングを行って一つのＣＴ画像を生成するので、投影データの欠落がなくなり、画質を向上することが出来る。また、投影データの段階でＺフィルタリングを行うため、演算量を少なくすることが出来る。

図２７は、実施例２に係る３次元逆投影処理（図４のステップＳ７）の詳細を示すフロー図である。

ステップＨ１では、再構成領域Ｐｎ（ｎ＝１，２，…）中の一つの再構成領域に着目する。

ステップＨ２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Ｈ３では、着目ビューの第１のアキシャルスキャン・データＤ０(z1,view,j,i)の中から着目再構成領域Ｐｎ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Ｄrnを抽出する。図２９に、投影データＤrnを示す。

ステップＨ４では、不足する投影データがあればステップＨ５へ進み、不足する投影データがなければステップＨ６へ進む。
実施例１で説明したように、再構成領域Ｐ１，Ｐ２については不足する投影データはないが、再構成領域Ｐ３については中央部分ａ２のラインＬ３，Ｌ４，Ｌ５では第１のアキシャルスキャン・データＤ０(z1,view,j,i)からはデータＤr3を抽出できず、投影データが不足する。

ステップＨ５では、図１４に示すように、再構成領域Ｐ３の中央部分ａ２のラインＬ３，Ｌ４，Ｌ５のデータＤr3を、第２のアキシャルスキャン・データＤ０(z2,view,j,i)から抽出する。

ステップＨ６では、投影データＤrnにコーンビーム再構成荷重を乗算し、図３０に示す如き投影ライン・データＤpnを作成する。

ステップＨ７では、投影ライン・データＤpnに対して、フィルタ処理を行う。すなわち、投影ライン・データＤpn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３１に示す如き画像各位置ライン・データＤfnとする。

ステップＨ８では、画像各位置ライン・データＤfn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３２に示すように、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Ｈ９では、画像各位置ライン・データＤfnをサンプリングし且つ補間・補外処理して、図３３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。

なお、図２９〜図３３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３４〜図３８に示すようになる。

図２８に戻り、ステップＨ１０では、図３９に示すように、図３３または図３８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Ｈ１１では、画像再構成に必要な全ビューについて、ステップＨ２〜Ｈ１０を繰り返し、逆投影データＤ3n(x,y)を得る。着目再構成領域Ｐｎについて逆投影データＤ3n(x,y)を得たらステップＨ１２へ進む。

ステップＨ１２では、再構成領域Ｐｎ（ｎ＝１，２，…）の全てについて逆投影データＤ3n(x,y)を得るまでステップＨ１〜Ｈ１１を繰り返し、全ての再構成領域Ｐｎについて逆投影データＤ3n(x,y)を得たらステップＨ１３へ進む。

ステップＨ１３では、図４０に示すように、全ての再構成領域Ｐｎの逆投影データＤ3n(x,y)を画素対応に加重加算する。この処理がＺフィルタリングに相当する。そして、処理を終了する。
なお、加重加算の重みｗｎは、図４１に示すように、再構成領域Ｐｎの相互の位置関係と適当な重い関数Ｗとから決定する。

実施例２のＸ線ＣＴ装置によれば、第１の位置Ｚ１で第１のアキシャルスキャン・データを収集し、第２の位置Ｚ２で第２のアキシャルスキャン・データを収集し、第１のアキシャルスキャン・データでは不足するデータを第２のアキシャルスキャン・データで補って各再構成領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の投影データを作成し、それら投影データから各再構成領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のＣＴ画像を生成し、それら各再構成領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のＣＴ画像に対してＺフィルタリングを行って一つのＣＴ画像を生成するので、投影データの欠落がなくなり、画質を向上することが出来る。また、各再構成領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のＣＴ画像とそれらをＺフィルタリングにより合成したＣＴ画像とを同時に得ることが出来る。

画像再構成法として、公知のフェルドカンプ法による３次元画像再構成法を用いてもよい。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。さらに、２次元画像再構成法を用いてもよい。

本発明のＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置は、ＣＴ画像の画質を向上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。ＣＴ画像生成処理を示すフロー図である。第１の位置でのアキシャルスキャンを示す概念図である。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。第１のアキシャルスキャン・データで不足するデータの説明図である。第２の位置でのアキシャルスキャンを示す概念図である。第１の位置と第２の位置の距離を示す説明図である。第１のアキシャルスキャン・データで不足するデータを、第２のアキシャルスキャン・データで補う様子を示す概念図である。実施例１に係る３次元逆投影処理の詳細を示すフロー図である。再構成領域Ｐ１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。再構成領域Ｐ１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。再構成領域Ｐ３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。ビュー角view＝０゜における検出器面上の各ラインのデータを再構成領域Ｐｎ上に投影した投影データＤrnを示す概念図である。ビュー角度view＝０゜における投影データＤrn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Ｄpnを示す概念図である。各再構成領域のビュー角度view＝０゜における投影データＤrnを加重加算した投影ライン・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示す概念図である。ビュー角度view＝０゜における逆投影ライン・データＤｆから得たライン上の逆投影画素データＤ２を示す概念図である。ビュー角度view＝０゜における逆投影ライン・データＤｆから得たライン間の逆投影画素データ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データを再構成領域Ｐｎ上に投影した投影データＤrnを示す概念図である。ビュー角度view＝９０゜における投影データＤrn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Ｄpnを示す概念図である。各再構成領域のビュー角度view＝９０゜における投影データＤrnを加重加算した投影ライン・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示す概念図である。ビュー角度view＝９０゜における逆投影ライン・データＤｆから得たライン上の逆投影画素データＤ２を示す概念図である。ビュー角度view＝９０゜における逆投影ライン・データＤｆから得たライン間の逆投影画素データ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２に係る３次元逆投影処理の詳細を示すフロー図である。ビュー角view＝０゜における検出器面上の各ラインのデータを再構成領域Ｐｎ上に投影した投影データＤrnを示す概念図である。ビュー角度view＝０゜における投影データＤrn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Ｄpnを示す概念図である。ビュー角度view＝０゜における投影ライン・データＤpnにフィルタ処理を施した逆投影ライン・データＤfn示す概念図である。ビュー角度view＝０゜における逆投影ライン・データＤfnから得たライン上の逆投影画素データＤ2nを示す概念図である。ビュー角度view＝０゜における逆投影ライン・データＤｆから得たライン間の逆投影画素データ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データを再構成領域Ｐｎ上に投影した投影データＤrnを示す概念図である。ビュー角度view＝９０゜における投影データＤrn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Ｄpnを示す概念図である。ビュー角度view＝９０゜における投影ライン・データＤpnにフィルタ処理を施した逆投影ライン・データＤfn示す概念図である。ビュー角度view＝９０゜における逆投影ライン・データＤfnから得たライン上の逆投影画素データＤ2nを示す概念図である。ビュー角度view＝９０゜における逆投影ライン・データＤfnから得たライン間の逆投影画素データＤ2nを示す概念図である。逆投影画素データＤ2nを画素対応に全ビュー加算して逆投影データＤ3nを得る状態を示す説明図である。全再構成領域の逆投影データＤ3nを画素対応に加重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。加重加算の重み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
２１Ｘ線管
２４マルチ検出器
２６回転側コントローラ
１００Ｘ線ＣＴ装置

Claims

撮影対象の体軸方向の第１の位置で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撮影対象に対して相対的に回転させて第１のアキシャルスキャン・データを収集し、撮影対象の体軸方向に並ぶ複数の再構成領域に対応する投影データを前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域における投影データの一部を前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できない場合、前記第１の位置よりも前記マルチ検出器の端の方へ前記Ｘ線管およびマルチ検出器を撮影対象に対して相対的に直線移動した第２の位置で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撮影対象に対して相対回転させて第２のアキシャルスキャン・データを収集し、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域において前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できなかった投影データを前記第２のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記抽出した各再構成領域の投影データを基に一つのＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法。
請求項１に記載のＣＴ画像生成方法において、前記第２の位置は、回転中心でのコーンビーム幅だけ前記第１の位置より離れた位置であることを特徴とするＣＴ画像生成方法。
請求項１または請求項２に記載のＣＴ画像生成方法において、前記抽出した各再構成領域の投影データを加重加算して合成投影データを求め、その合成投影データから一つのＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法。
請求項３に記載のＣＴ画像生成方法において、前記投影データを加重加算する重みを、各再構成領域の相互の位置関係と所定の重み関数とから決定することを特徴とするＣＴ画像生成方法。
請求項１または請求項２に記載のＣＴ画像生成方法において、前記抽出した各再構成領域の投影データからそれぞれＣＴ画像を生成し、それらＣＴ画像を加重加算して一つのＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法。
請求項５に記載のＣＴ画像生成方法において、前記ＣＴ画像を加重加算する重みを、各再構成領域の相互の位置関係と所定の重み関数とから決定することを特徴とするＣＴ画像生成方法。
請求項３または請求項４に記載のＣＴ画像生成方法において、前記各再構成領域上の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に対応する投影データを前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域における投影データの一部を前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できない場合は前記第２のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記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、前記各再構成領域上の対応するラインの投影ライン・データを加重加算して合成投影ライン・データを求め、前記合成投影ライン・データにフィルタ処理を施して画像各位置ライン・データを作成し、前記画像各位置ライン・データを基に画像面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、これにより一つのＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法。
請求項５または請求項６に記載のＣＴ画像生成方法において、前記各再構成領域上の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に対応する投影データを前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域における投影データの一部を前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できない場合は前記第２のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記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画像各位置ライン・データを作成し、前記画像各位置ライン・データを基に画像面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、前記各再構成領域の対応する逆投影データを加重加算して、一つのＣＴ画像を生成することを特徴とするＣＴ画像生成方法。
Ｘ線管と、マルチ検出器と、撮影対象の体軸方向の第１の位置で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撮影対象に対して相対的に回転させて第１のアキシャルスキャン・データを収集する第１のアキシャルスキャン手段と、撮影対象の体軸方向に並ぶ複数の再構成領域に対応する投影データを前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出する第１の投影データ抽出手段と、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域における投影データの一部を前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できない場合には前記第１の位置よりも前記マルチ検出器の端の方へ前記Ｘ線管およびマルチ検出器を撮影対象に対して相対的に相線移動した第２の位置で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撮影対象に対して相対回転させて第２のアキシャルスキャン・データを収集する第２のアキシャルスキャン手段と、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域において前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できなかった投影データを前記第２のアキシャルスキャン・データから抽出する第２の投影データ抽出手段と、前記抽出した各再構成領域の投影データを基に一つのＣＴ画像を生成するＣＴ画像生成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記第２の位置は、回転中心でのコーンビーム幅だけ前記第１の位置より離れた位置であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項９または請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記ＣＴ画像生成手段は、前記抽出した各再構成領域の投影データを加重加算して合成投影データを求め、その合成投影データから一つのＣＴ画像を生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記投影データを加重加算する重みを、各再構成領域の相互の位置関係と所定の重み関数とから決定することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項９または請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記ＣＴ画像生成手段は、前記抽出した各再構成領域の投影データからそれぞれＣＴ画像を生成し、それらＣＴ画像を加重加算して一つのＣＴ画像を生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１３に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記ＣＴ画像を加重加算する重みを、各再構成領域の相互の位置関係と所定の重み関数とから決定することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１１または請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記第１の投影データ抽出手段は、前記各再構成領域上の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に対応する投影データを前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記第２の投影データ抽出手段は、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域において前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できなかった投影データを前記第２のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記ＣＴ画像生成手段は、前記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、前記各再構成領域上の対応するラインの投影ライン・データを加重加算して合成投影ライン・データを求め、前記合成投影ライン・データにフィルタ処理を施して画像各位置ライン・データを作成し、前記画像各位置ライン・データを基に画像面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ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１３または請求項１４に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記第１の投影データ抽出手段は、前記各再構成領域上の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に対応する投影データを前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記第２の投影データ抽出手段は、前記マルチ検出器の端に近い再構成領域において前記第１のアキシャルスキャン・データから抽出できなかった投影データを前記第２のアキシャルスキャン・データから抽出し、前記ＣＴ画像生成手段は、前記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画像各位置ライン・データを作成し、前記画像各位置ライン・データを基に画像面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、前記各再構成領域の対応する逆投影データを加重加算して、一つのＣＴ画像を生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。