JP2005349079A - 放射線撮影装置および画像生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像品質を向上することが容易であり、操作性を向上することができる。
【解決手段】第１画像再構成部６１が、被検体６からの放射線投影データに対して、第１フィルタ処理をし、その第１フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）を再構成する。そして、第２画像再構成部６２が、その放射線投影データに対して、第１フィルタ処理と異なる第２フィルタ処理をし、その第２フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）を再構成する。そして、画像重み付け加算部６３が、第１画像再構成部が再構成する第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像再構成部が再構成する第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）とを重み付け加算し、被検体６の画像Ｉ（ｘ，ｙ）を生成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、放射線撮影装置および画像生成装置に関する。

放射線撮影装置として、放射線であるＸ線を用いて被検体の断層面の画像を生成するＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が知られている。Ｘ線ＣＴ装置は、人体や物体などを被検体とし、医療用途や産業用途などの広範な用途で利用されている。

Ｘ線ＣＴ装置は、被検体のスライス厚方向を軸として被検体の周囲の複数のビュー方向からＸ線をＸ線管により照射する。そして、複数のビュー方向から被検体を透過するＸ線を、それぞれのビュー方向ごとにＸ線検出器で検出し、放射線投影データを生成する。そして、Ｘ線ＣＴ装置が有する画像生成装置は、その放射線投影データに基づいて、被検体の断層面の画像を再構成し生成する。そして、再構成後の被検体の画像に対しては、先鋭化処理や平滑化処理などの画像処理が実施され、撮像目的に対応するような画像品質を得ている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００２−３５８５１７号公報

Ｘ線ＣＴ装置においては、被検体の撮影部位や撮影する目的が多様化してきており、さらなる画像品質の向上や撮影の高速化などが要求されている。このような要求に応えるため、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器は、被検体の周囲を一回転走査する間に複数の断層画像を得ることができるように、複数の検出素子がアレイ状に配列されており、薄いスライス厚の画像を得るために検出素子が小さくなり高密度化している。このため、画像の空間分解能と密度分解能とを両立することが難しく、画像品質を向上することが困難になってきている。

特に、再構成後の被検体の画像に対しては、先鋭化処理や平滑化処理などの画像処理を実施する場合、オーバーシュートやアンダーシュートによって不自然なテクスチャが発生することが多く、画像品質を向上させることは困難であった。

また、画像の再構成時に、被検体の撮像部位に対応するようなフィルタ関数を用いて画像再構成を実施する場合、大きな容量の放射線投影データを保存する必要があるため、容量の大きな記録媒体が必要となって保存や管理が困難になり、被検体の撮像部位に対応するように画像品質を得ることが容易ではなかった。また、被検体の撮像部位に対応するように画像品質を得るために、フィルタ関数を用いた処理を複数回にわたって実施する場合があるため、操作効率が低下する場合があった。

したがって、本発明の目的は、画像品質を向上することが容易であり、操作性を向上することが可能な放射線撮影装置および画像生成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の放射線撮影装置は、照射部から被検体に照射され前記被検体を透過する前記放射線を検出部で検出し得られる放射線投影データに基づいて、前記被検体の画像を生成する放射線撮影装置であって、前記放射線投影データに対して、第１フィルタ処理をし、前記第１フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第１画像を生成する第１画像再構成部と、前記放射線投影データに対して、第１フィルタ処理と異なる第２フィルタ処理をし、前記第２フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第２画像を生成する第２画像再構成部と、第１画像再構成部が生成する前記第１画像と第２画像再構成部が生成する前記第２画像とを重み付け加算し、前記被検体の画像を生成する画像重み付け加算部とを有する。

上記の本発明の放射線撮影装置によれば、第１画像再構成部が、被検体からの放射線投影データに対して、第１フィルタ処理をし、その第１フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第１画像を生成する。そして、第２画像再構成部が、その放射線投影データに対して、第１フィルタ処理と異なる第２フィルタ処理をし、その第２フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第２画像を生成する。そして、画像重み付け加算部が、第１画像再構成部が生成する第１画像と第２画像再構成部が生成する第２画像とを重み付け加算し、被検体の画像を生成する。

上記目的を達成するため、本発明の画像生成装置は、被検体から得られる放射線投影データに基づいて、前記被検体の画像を生成する画像生成装置であって、前記放射線投影データに対して、第１フィルタ処理をし、前記第１フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第１画像を生成する第１画像再構成部と、前記放射線投影データに対して、第１フィルタ処理と異なる第２フィルタ処理をし、前記第２フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第２画像を生成する第２画像再構成部と、第１画像再構成部が生成する前記第１画像と第２画像再構成部が生成する前記第２画像とを重み付け加算し、前記被検体の画像を生成する画像重み付け加算部とを有する。

上記の本発明の画像生成装置によれば、第１画像再構成部が、被検体からの放射線投影データに対して、第１フィルタ処理をし、その第１フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第１画像を生成する。そして、第２画像再構成部が、その放射線投影データに対して、第１フィルタ処理と異なる第２フィルタ処理をし、その第２フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第２画像を生成する。そして、画像重み付け加算部が、第１画像再構成部が生成する第１画像と第２画像再構成部が生成する第２画像とを重み付け加算し、被検体の画像を生成する。

本発明によれば、画像品質を向上することが容易であり、操作性を向上することが可能な放射線撮影装置および画像生成装置を提供することができる。

以下より、本発明にかかる実施形態について説明する。

図１は、本発明にかかる実施形態の放射線撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置１の全体構成を示すブロック図であり、図２は、本発明にかかる実施形態の放射線撮影装置としてのＸ線ＣＴ装置１の要部を示す構成図である。

図１に示すように、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、走査ガントリ２と操作コンソール３と撮影テーブル４とを有する。

走査ガントリ２は、Ｘ線管２０とＸ線管移動部２１とコリメータ２２とＸ線検出器２３とデータ収集部２４とＸ線コントローラ２５とコリメータコントローラ２６と回転部２７と回転コントローラ２８とを有する。ここで、Ｘ線管２０とＸ線検出器２３とは、ボア２９を挟んで対向して配置されている。

Ｘ線管２０は、Ｘ線を照射するために設けられている。Ｘ線管２０は、図２に示すように、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号ＣＴＬ２５１に基づいて、所定強度のＸ線を、コリメータ２２を介して被検体６の撮影領域に照射する。

Ｘ線管移動部２１は、図２に示すように、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号ＣＴＬ２５２に基づいて、Ｘ線管２０の放射中心を、走査ガントリ２におけるボア２９内の撮影テーブル４に載置される被検体６のスライス厚方向ｚに移動させる。

コリメータ２２は、図１および図２に示すように、Ｘ線管２０とＸ線検出器２３との間に配置されている。コリメータ２２は、たとえば、図２に示すように、チャネル方向ｘとスライス厚方向ｚとにそれぞれ２枚ずつ設けられた板により構成されている。コリメータ２２は、コリメータコントローラ２６からの制御信号ＣＴＬ２６１に基づいて、各方向に設けられた２枚の板を独立して移動させ、Ｘ線管２０から照射されたＸ線をそれぞれの方向において遮ってコーン状に成形し、Ｘ線の照射範囲を調整する。

Ｘ線検出器２３は、Ｘ線管２０と共に回転部２７によってスライス厚方向ｚを軸に回転され、被検体の周囲の複数のビュー方向ごとに被検体を透過するＸ線を検出して投影データを生成する。Ｘ線検出器２３は、図２に示すように、Ｘ線検出モジュール２３Ａからなり、複数のＸ線検出モジュール２３Ａがチャネル方向ｘとスライス厚方向ｚとのそれぞれの方向に沿って配置され構成されている。Ｘ線検出器２３は、Ｘ線検出モジュール２３Ａが、たとえば、チャネル方向ｘにＪ個並ぶように配列され、また、スライス厚方向ｚにＩ個並ぶように配列されている。つまり、Ｘ線検出器２３は、回転部２７による回転方向に沿ったチャネル方向ｘと、回転部２７による回転方向に対して略垂直な方向であるスライス厚方向ｚとに検出素子２３ａがアレイ状に２次元的に配列されている。

図３は、Ｘ線検出器２３を構成するＸ線検出モジュール２３Ａを示す構成図である。図３に示すように、Ｘ線検出モジュール２３Ａは、Ｘ線を検出する検出素子２３ａがチャネル方向ｘとスライス厚方向ｚとにアレイ状に配列されている。２次元的に配列された複数の検出素子２３ａは、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を全体として形成している。ここで、Ｘ線検出モジュール２３Ａは、たとえば、チャネル方向ｘにｉ個の検出素子２３ａが配列されており、スライス厚方向ｚにはｊ個の検出素子２３ａが配列されている。

検出素子２３ａは、たとえば、検出したＸ線を光に変換するシンチレータ（図示なし）と、シンチレータが変換した光を電荷に変換するフォトダイオード（図示なし）とを有し、Ｘ線検出器２３は固体検出器として構成されている。なお、検出素子２３ａは、これに限定されるものではなく、たとえば、カドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体検出素子、あるいはキセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型の検出素子２３ａであって良い。

図４および図５は、Ｘ線管２０とコリメータ２２とＸ線検出器２３の相互関係を示す図である。図４において、図４（ａ）はスライス厚方向ｚを視線とした状態を示す図であり、図４（ｂ）はチャネル方向ｘを視線とした状態を示す図である。また、図５は、図４（ｂ）と同様にチャネル方向ｘを視線とした状態において、被検体６を撮影する様子を示す図である。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２によってコーン状に成形され、Ｘ線検出器２３に照射される。そして、被検体６を撮影する場合においては、撮影テーブル４に被検体６を載置し、その載置された被検体６がボア２９に搬入される。そして、図５に示すように、被検体６のスライス厚方向ｚを軸として被検体６の周囲の複数のビュー方向からＸ線を照射し、コリメータ２２を介して、それぞれのビュー方向ごとに被検体６を透過するＸ線をＸ線検出器２３で検出し被検体の放射線投影データを生成する。

データ収集部２４は、Ｘ線検出器２３が検出した放射線によるデータを収集するために設けられている。データ収集部２４は、Ｘ線検出器２３のそれぞれの検出素子２３ａが検出したＸ線に基づいて被検体６の放射線投影データを収集して、操作コンソール３に出力する。図２に示すように、データ収集部２４は、選択・加算切換回路（ＭＵＸ，ＡＤＤ）２４１とアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２４２とを有する。選択・加算切換回路２４１は、Ｘ線検出器２３の検出素子２３ａによる放射線投影データを、中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０３に応じて選択し、あるいは組み合わせを変えて足し合わせ、その結果をアナログ−デジタル変換器２４２に出力する。アナログ−デジタル変換器２４２は、選択・加算切換回路２４１において選択あるいは任意の組み合わせで足し合わされた放射線投影データをアナログ信号からデジタル信号に変換して中央処理装置３０に出力する。

Ｘ線コントローラ２５は、図２に示すように、中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０１に応じて、Ｘ線管２０に制御信号ＣＴＬ２５１を出力し、Ｘ線の照射を制御する。また、Ｘ線コントローラ２５は、中央処理装置３０による制御信号ＣＴＬ３０１に応じて、Ｘ線管移動部２２１に対し制御信号ＣＴＬ２５２を出力し、Ｘ線管２０の放射中心をスライス厚方向ｚに移動するように制御する。

コリメータコントローラ２６は、図２に示すように、中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０２に応じてコリメータ２２に制御信号ＣＴＬ２６１を出力し、Ｘ線管２０から放射されたＸ線を成形するようにコリメータ２２を制御する。

回転部２７は、図１に示すように、回転コントローラ２８からの制御信号ＣＴＬ２８に応じて、所定の方向に回転する。回転部２７には、Ｘ線管２０とＸ線管移動部２１とコリメータ２２とＸ線検出器２３とデータ収集部２４とＸ線コントローラ２５とコリメータコントローラ２６とが搭載されており、これらは、回転部２７の回転に伴ってボア２９に搬入される被検体６に対する位置が変化する。回転部２７を回転させることにより、被検体６のスライス厚方向ｚを軸として複数のビュー方向からＸ線が照射され、被検体６を透過したＸ線が検出される。

回転コントローラ２８は、図２に示すように、操作コンソール３の中央処理装置３０による制御信号ＣＴＬ３０４に応じて、回転部２７に制御信号ＣＴＬ２８を出力し、回転部２７を回転するように制御する。

操作コンソール３は、図１に示すように、中央処理装置３０と入力装置３１と表示装置３２と記憶装置３３とを有する。

図６は、操作コンソール３の中央処理装置３０の構成を示す構成図である。

中央処理装置３０は、たとえば、コンピュータによって構成されており、図６に示すように、制御部４１と、データ処理部５１とを有する。

制御部４１は、被検体６をスキャンする本スキャン条件に基づいて、Ｘ線管２０からＸ線を被検体６に照射し、被検体６を透過するＸ線をＸ線検出器２３にて検出するように、各部を制御して走査を行う。具体的には、制御部４１は、本スキャン条件に基づいて制御信号ＣＴＬ３０ａを各部に出力し、本スキャンを実行させる。たとえば、制御部４１は、撮影テーブル４に制御信号ＣＴＬ３０ｂを出力し、撮影テーブル４を走査ガントリ２のボア２９に搬入または搬出させる。また、制御部４１は、回転コントローラ２８に制御信号ＣＴＬ３０４を出力して、走査ガントリ２の回転部２７を回転させる。また、制御部４１は、Ｘ線管２０からＸ線の照射するように、制御信号ＣＴＬ３０１をＸ線コントローラ２５に出力する。そして、制御部４１は、制御信号ＣＴＬ３０２をコリメータコントローラ２６に出力し、コリメータ２２を制御してＸ線を成形する。また、制御部４２は、制御信号ＣＴＬ３０３をデータ収集部２４に出力し、Ｘ線検出器２３の検出素子２３ａが得る放射線投影データを収集するように制御する。

データ処理部５１は、第１画像再構成部６１と、第２画像再構成部６２と、画像重み付け加算部６３と、エッジ強度算出部６４とを有する。

第１画像再構成部６１は、データ収集部２４が収集した放射線投影データに対して、第１フィルタ処理をし、その第１フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）を再構成する。つまり、第１画像再構成部６１は、フィルタ補正逆投影法により、第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）を再構成する。ここでは、第１画像再構成部６１は、感度補正、ビームハードニング補正などの前処理を実施後、前述の第１フィルタ処理として、高い空間周波数領域を強調する処理を実施する。第１画像再構成部６１は、たとえば、ヘリカルスキャンによる複数のビュー方向からの放射線投影データに対して、高空間周波数領域を強調するフィルタ関数によって重畳積分して空間フィルタ処理した後に、逆投影法によって再構成を行い、被検体６の断層面に相当する第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）を再構成する。このように、第１画像再構成部６１がフィルタ処理を実施することにより、第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）は、先鋭化される。

第２画像再構成部６２は、データ収集部２４が収集した放射線投影データに対して、前述の第１フィルタ処理と異なる第２フィルタ処理をし、その第２フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）を再構成する。つまり、第２画像再構成部６２は、フィルタ補正逆投影法により、第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）を再構成する。ここでは、第２画像再構成部６２は、感度補正、ビームハードニング補正などの前処理を実施後、前述の第２フィルタ処理として、第１フィルタ処理よりも低い空間周波数領域を強調する処理を実施する。第２画像再構成部６２は、前述の第１画像再構成部６１により再構成される放射線投影データと同一の放射線投影データに対して、低空間周波数領域を強調するフィルタ関数によって重畳積分して空間フィルタ処理した後に、逆投影法によって再構成を行い、被検体６の断層面に相当する第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）を再構成する。このように、第２画像再構成部６２がフィルタ処理を実施することにより、第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）は、平滑化される。なお、第１画像再構成部６１が再構成する第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像再構成部６２が再構成する第２画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）とは、記憶装置３３に出力されて記憶される。

画像重み付け加算部６３は、第１画像再構成部６１が再構成する第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と、第２画像再構成部６２が再構成する第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）とを重み付け加算して、被検体６の画像Ｉ（ｘ，ｙ）を生成する。ここで、画像重み付け加算部６３は、記憶装置３３が記憶する第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）とを重み付け加算し、被検体６の画像Ｉ（ｘ，ｙ）を生成する。また、画像重み付け加算部６３は、エッジ強度算出部６４が算出するエッジ強度β（ｘ，ｙ）に基づいて、第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）とを重み付け加算する重み係数α（ｘ，ｙ）を算出し、その算出する重み係数α（ｘ，ｙ）に基づいて第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）と重み付け加算し、被検体６の断層面に相当する画像Ｉ（ｘ，ｙ）を生成する。

エッジ強度算出部６４は、第１画像再構成部６１が生成する第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と、第２画像再構成部６２が生成する第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）との少なくとも一方の画像のエッジ強度β（ｘ，ｙ）を算出する。ここで、エッジ強度は、画像のエッジ部分のコントラストの違いおよびエッジの傾きの変化の度合いを示している。エッジ強度算出部６４は、たとえば、第１画像における対象画素（ｉ，ｊ）の画素値Ｉ_１（ｉ，ｊ）と、その対象画素（ｉ，ｊ）の近傍画素（ｉ−１，ｊ−１），（ｉ，ｊ−１），（ｉ＋１，ｊ−１），（ｉ−１，ｊ），（ｉ＋１，ｊ），（ｉ−１，ｊ＋１），（ｉ，ｊ＋１），（ｉ＋１，ｊ＋１）における画素値Ｉ_１（ｉ−１，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ−１，ｊ），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ），Ｉ_１（ｉ−１，ｊ＋１），Ｉ_１（ｉ，ｊ＋１），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ＋１）とを用いて、対象画素（ｉ，ｊ）に対するエッジ強度β（ｉ，ｊ）を算出する。

操作コンソール３の入力装置３１は、たとえば、キーボードやマウスなどの入力デバイスにより構成されている。入力装置３１は、たとえば、本スキャン条件などの撮影条件や、被検体６の情報などの各種情報を中央処理装置３０に入力するために設けられている。

表示装置３２は、中央処理装置３０からの指令に基づき、画像重み付け加算部６３により重み付け加算され生成された被検体６の画像やその他の各種情報を表示する。

記憶装置３３は、メモリにより構成されており、第１画像再構成部６１が再構成する第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と、第２画像再構成部６２が再構成する第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）などの各種のデータや、プログラムなどを記憶する。記憶装置３３は、その記憶されたデータが必要に応じて中央処理装置３０にアクセスされる。

また、撮影テーブル４は、撮影対象である被検体６を載置するテーブルで構成されている。撮影テーブル４は、操作コンソール３からの制御信号に基づいて、走査ガントリ２のボア２９に被検体６を搬入または搬出する。

なお、上記の本実施形態においてＸ線ＣＴ装置１は、本発明の放射線撮影装置に相当する。また、本実施形態においてＸ線管は、本発明の照射部に相当する。また、本実施形態においてＸ線検出器２３は、本発明の検出部に相当する。また、本実施形態において記憶装置３３は、本発明の記憶部に相当する。また、本実施形態においてデータ処理部５１は、本発明の画像生成装置に相当する。また、本実施形態において第１画像再構成部６１は、本発明の第１画像再構成部に相当する。また、本実施形態において第２画像再構成部６２は、本発明の第２画像再構成部に相当する。また、本実施形態において画像重み付け加算部６３は、本発明の画像重み付け加算部に相当する。また、本実施形態においてエッジ強度算出部６４は、本発明のエッジ強度算出部に相当する。

以下より、上記の本実施形態のＸ線ＣＴ装置１を用いて被検体６の画像を生成する画像生成方法について説明する。

図７は、本実施形態における画像生成方法を示すフロー図である。

図７に示すように、まず、はじめに、放射線投影データの収集を行う（Ｓ１１）。

被検体６の放射線投影データを収集する際においては、オペレータによって、入力装置３１に本スキャン条件の各設定項目を入力され、中央処理装置３０に出力される。たとえば、本スキャン条件として、スライス厚、スライス数、その他、コンベンショナルスキャンとヘリカルスキャンなどの撮影方式がオペレータによって入力装置３１に入力される。そして、中央処理装置３０の制御部４１が走査ガントリ２と撮影テーブル４へ制御信号ＣＴＬ３０ａ，ＣＴＬ３０ｂを出力する。これによって、制御部４１が撮影テーブル４に制御信号ＣＴＬ３０ｂを出力し、撮影テーブル４を走査ガントリ２のボア２９に搬入または搬出させる。そして、制御部４１が回転コントローラ２８に制御信号ＣＴＬ３０４を出力して、走査ガントリ２の回転部２７を回転させる。また、制御部４１が、Ｘ線管２０からＸ線の照射するように制御信号ＣＴＬ３０１をＸ線コントローラ２５に出力する。そして、制御部４１が、制御信号ＣＴＬ３０２をコリメータコントローラ２６に出力し、コリメータ２２を制御してＸ線を成形する。また、制御部４１が、制御信号ＣＴＬ３０３をデータ収集部２４に出力し、Ｘ線検出器２３の検出素子２３ａが得る放射線投影データを収集するように制御する。

つぎに、収集した放射線投影データに基づいて、被検体６の第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）とを再構成する（Ｓ２１）。

被検体６の第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）を再構成する際においては、データ収集部２４が収集した放射線投影データに対して、第１画像再構成部６１が第１フィルタ処理をし、その第１フィルタ処理された放射線投影データに基づいて、第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）を再構成する。第１画像再構成部６１は、たとえば、ヘリカルスキャンによる複数のビュー方向からの放射線投影データを、高空間周波数領域を強調するフィルタ関数によって空間フィルタ処理した後に、逆投影法によって再構成を行い、被検体６の断層面に相当する第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）を再構成する。これにより、第１画像再構成部６１は、先鋭化された第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）を再構成する。

そして、被検体６の第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）を再構成する際においては、データ収集部２４が収集した放射線投影データに対して、第２画像再構成部６２が、前述の第１フィルタ処理と異なる第２フィルタ処理をし、その第２フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）を再構成する。第２画像再構成部６２は、前述の第１画像再構成部６１により再構成される放射線投影データと同一の放射線投影データを、低空間周波数領域を強調するフィルタ関数によって空間フィルタ処理した後に、逆投影法によって再構成を行い、被検体６の断層面に相当する第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）を再構成する。これにより、第２画像再構成部６２は、平滑化された第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）を再構成する。

そして、第１画像再構成部６１が再構成する第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像再構成部６２が再構成する第２画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）とを、記憶装置３３に出力し記憶させる。

つぎに、第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）のエッジ強度β（ｘ，ｙ）を各画素毎に算出する（Ｓ３１）。なお、前述のように、第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）のエッジ強度β（ｘ，ｙ）を各画素毎に算出してもよい。

図８は、第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）の画素の一部を示す図である。図８においては、３×３の画素マトリクスを示しており、第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）における四角形の対象画素（ｉ，ｊ）の周囲の近傍に、８つの近傍画素（ｉ−１，ｊ−１），（ｉ，ｊ−１），（ｉ＋１，ｊ−１），（ｉ−１，ｊ），（ｉ＋１，ｊ），（ｉ−１，ｊ＋１），（ｉ，ｊ＋１），（ｉ＋１，ｊ＋１）があることを示している。

第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）のエッジ強度β（ｘ，ｙ）を各画素毎に算出する際においては、エッジ強度算出部６４が、たとえば、第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）における対象画素（ｉ，ｊ）の画素値Ｉ_１（ｉ，ｊ）と、その対象画素（ｉ，ｊ）の近傍画素（ｉ−１，ｊ−１），（ｉ，ｊ−１），（ｉ＋１，ｊ−１），（ｉ−１，ｊ），（ｉ＋１，ｊ），（ｉ−１，ｊ＋１），（ｉ，ｊ＋１），（ｉ＋１，ｊ＋１）における画素値Ｉ_１（ｉ−１，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ−１，ｊ），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ），Ｉ_１（ｉ−１，ｊ＋１），Ｉ_１（ｉ，ｊ＋１），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ＋１）とを用いて、対象画素（ｉ，ｊ）に対するエッジ強度β（ｉ，ｊ）を算出する。なお、本実施形態においては、画素値としてＣＴ値を用い、エッジ強度βを算出する。

エッジ強度算出部６４は、まず、はじめに、数式（１）に示すようにして、対象画素（ｉ，ｊ）を挟む周囲の近傍画素において行方向ｘの行の画素値における差の絶対値Ｅｘを算出し、さらに、数式（２）に示すようにして、対象画素（ｉ，ｊ）を挟む周囲の近傍画素において列方向ｙの列の画素値における差の絶対値Ｅｙを算出する。そして、対象画素（ｉ，ｊ）を挟む周囲の近傍画素において行方向ｘの行の画素値における差の絶対値Ｅｘと、列方向ｙの列の画素値における差の絶対値Ｅｙとのうち、大きな値の方を第１エッジ強度成分Ｅ１として抽出する。

Ｅｘ＝｜（Ｉ_１（ｉ−１，ｊ−１）＋Ｉ_１（ｉ，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ−１））／３−（Ｉ_１（ｉ−１，ｊ＋１）＋Ｉ_１（ｉ，ｊ＋１）＋Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ＋１））／３｜ ・・・（１）

Ｅｙ＝｜（Ｉ_１（ｉ−１，ｊ−１）＋Ｉ_１（ｉ−１，ｊ），Ｉ_１（ｉ−１，ｊ＋１））／３−（Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ−１）＋Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ）＋Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ＋１））／３｜ ・・・（２）

そして、エッジ強度算出部６４は、数式（３）に示すようにして、対象画素（ｉ，ｊ）の画素値Ｉ_１（ｉ，ｊ）の２倍の値から、その対象画素（ｉ，ｊ）を行方向ｘで挟む近傍画素（ｉ−１，ｊ），（ｉ＋１，ｊ）の画素値Ｉ_１（ｉ−１，ｊ），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ）を差し引いた値の絶対値Ｆ１を算出する。同様にして、エッジ強度算出部６４は、数式（４）に示すようにして、対象画素（ｉ，ｊ）の画素値Ｉ_１（ｉ，ｊ）の２倍の値から、その対象画素（ｉ，ｊ）を列方向ｘで挟む近傍画素（ｉ，ｊ−１），（ｉ，ｊ＋１）の画素値Ｉ_１（ｉ，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ，ｊ−１）を差し引いた値の絶対値Ｆ２を算出する。また、同様にして、エッジ強度算出部６４は、数式（５）と数式（６）とに示すように、対象画素（ｉ，ｊ）の画素値Ｉ_１（ｉ，ｊ）の２倍の値から、その対象画素（ｉ，ｊ）を一方の斜め方向で挟む近傍画素（ｉ−１，ｊ−１），（ｉ＋１，ｊ＋１）の画素値Ｉ_１（ｉ−１，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ＋１）を差し引いた値の絶対値Ｆ３を算出し、その対象画素（ｉ，ｊ）を一方の斜め方向で挟む近傍画素（ｉ−１，ｊ−１），（ｉ＋１，ｊ＋１）の画素値Ｉ_１（ｉ−１，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ＋１）を差し引いた値の絶対値Ｆ４を算出する。以上のように、エッジ強度算出部６４は、第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）において、対象画素（ｉ，ｊ）の画素値Ｉ_１（ｉ，ｊ）の２倍の値から、その対象画素を中心にして所定方向に伸びる領域にある近傍画素（ｉ−１，ｊ−１），（ｉ，ｊ−１），（ｉ＋１，ｊ−１），（ｉ−１，ｊ），（ｉ＋１，ｊ），（ｉ−１，ｊ＋１），（ｉ，ｊ＋１），（ｉ＋１，ｊ＋１）における画素値Ｉ_１（ｉ−１，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ−１，ｊ），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ），Ｉ_１（ｉ−１，ｊ＋１），Ｉ_１（ｉ，ｊ＋１），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ＋１）の画素値を差し引いた絶対値Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を算出する。そして、第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）において、対象画素（ｉ，ｊ）の画素値Ｉ_１（ｉ，ｊ）の２倍の値から、その対象画素を中心にして所定方向に伸びる領域にある近傍画素（ｉ−１，ｊ−１），（ｉ，ｊ−１），（ｉ＋１，ｊ−１），（ｉ−１，ｊ），（ｉ＋１，ｊ），（ｉ−１，ｊ＋１），（ｉ，ｊ＋１），（ｉ＋１，ｊ＋１）における画素値Ｉ_１（ｉ−１，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ−１），Ｉ_１（ｉ−１，ｊ），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ），Ｉ_１（ｉ−１，ｊ＋１），Ｉ_１（ｉ，ｊ＋１），Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ＋１）の画素値を差し引いて算出された絶対値Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４から、最大値を第２エッジ強度成分Ｅ２として抽出する。

Ｆ１＝｜（２・Ｉ_１（ｉ，ｊ）−Ｉ_１（ｉ−１，ｊ）−Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ）｜ …（３）

Ｆ２＝｜（２・Ｉ_１（ｉ，ｊ）−Ｉ_１（ｉ，ｊ−１）−Ｉ_１（ｉ，ｊ＋１）｜ …（４）

Ｆ３＝｜（２・Ｉ_１（ｉ，ｊ）−Ｉ_１（ｉ−１，ｊ−１）−Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ＋１）｜ …（５）

Ｆ４＝｜（２・Ｉ_１（ｉ，ｊ）−Ｉ_１（ｉ−１，ｊ＋１）−Ｉ_１（ｉ＋１，ｊ−１）｜ …（６）

そして、エッジ強度算出部６４は、数式（７）に示すようにして、第１エッジ強度成分Ｅ１と第２エッジ強度成分Ｅ２とを乗算した値の平方根を、エッジ強度β（ｉ，ｊ）として算出する。

β（ｉ，ｊ）＝√（Ｅ１×Ｅ２） …（７）

エッジ強度算出部６４は、上記のようにして、各画素に対応するエッジ強度β（ｘ，ｙ）を算出する。

つぎに、第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）とを重み付け加算し、被検体６の画像Ｉ（ｘ，ｙ）を生成する（Ｓ４１）。

第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）とを重み付け加算する際においては、エッジ強度算出部６４が算出するエッジ強度β（ｘ，ｙ）に基づいて、画像重み付け加算部６３が、第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）とを重み付け加算する重み係数α（ｘ，ｙ）を算出する。本実施形態においては、重み係数α（ｘ，ｙ）は、被検体６の画像ｉ（ｘ，ｙ）において第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）を用いる割合を示しており、０から１の範囲で設定される。なお、第１フィルタ処理が高周波領域強調を行うため、第１画像はエッジを含む傾向にある。このため第１画像でエッジ検出するのが良い。

図９は、エッジ強度β（ｘ，ｙ）と、重み係数α（ｘ，ｙ）との関係を示す図である。

図９に示すように、エッジ強度β（ｘ，ｙ）が大きくなる場合、第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）を用いる割合が大きくなるように重み係数α（ｘ，ｙ）を画像重み付け加算部６３が設定する。たとえば、画像重み付け加算部６３は、エッジ強度β（ｘ，ｙ）が１０未満では重み係数α（ｘ，ｙ）を０とし、エッジ強度β（ｘ，ｙ）が１０以上，３００以下の範囲では重み係数α（ｘ，ｙ）が指数関数的に大きくなるように設定し、エッジ強度β（ｘ，ｙ）が３００を超える場合では重み係数α（ｘ，ｙ）を１にするように設定する。

そして、数式（８）に示すようにして、画像重み付け加算部６３が、その算出する重み係数α（ｘ，ｙ）に基づいて第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）と重み付け加算し、被検体６の断層面に相当する画像Ｉ（ｘ，ｙ）を生成する。

Ｉ（ｘ，ｙ）＝α（ｘ，ｙ）・Ｉ_１（ｘ，ｙ）＋（１−α（ｘ，ｙ））・Ｉ_２（ｘ，ｙ） …（８）

そして、画像重み付け加算部６３によって重み付け加算され生成された被検体６の画像Ｉ（ｘ，ｙ）は、表示装置３２に出力されて表示される。

以上のように、本実施形態によれば、第１画像再構成部６１が、被検体６からの放射線投影データに対して、第１フィルタ処理をし、その第１フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）を再構成する。そして、第２画像再構成部６２が、その放射線投影データに対して、第１フィルタ処理と異なる第２フィルタ処理をし、その第２フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）を再構成する。そして、画像重み付け加算部６３が、第１画像再構成部が再構成する第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像再構成部が再構成する第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）とを重み付け加算し、被検体６の画像Ｉ（ｘ，ｙ）を生成する。

ここで、第１画像再構成部６１は、第１フィルタ処理として高い空間周波数領域を強調する処理を実施し、第２画像再構成部６２は、第２フィルタ処理として第１フィルタ処理よりも低い空間周波数領域を強調する処理を実施する。

また、本実施形態によれば、第１画像再構成部６１が生成する第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像再構成部６２が生成する第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）と記憶装置３３が記憶する。そして、画像重み付け加算部６３は、その記憶装置３３が記憶する第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）とを重み付け加算し、被検体６の画像Ｉ（ｘ，ｙ）を生成する。

そして、本実施形態によれば、第１画像再構成部６１が再構成する第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像再構成部６２が再構成する第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）との少なくとも一方の画像のエッジ強度β（ｘ，ｙ）をエッジ強度算出部６４が算出する。そして、画像重み付け加算部６３は、エッジ強度算出部６４が算出するエッジ強度β（ｘ，ｙ）に基づいて第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）とを重み付け加算する重み係数α（ｘ，ｙ）を算出し、その算出する重み係数α（ｘ，ｙ）に基づいて第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）と重み付け加算する。

このため、本実施形態は、画像の空間分解能と密度分解能とを両立することが容易にでき、画像品質を向上することができる。また、再構成時に特性の異なるフィルタ関数によって第１画像Ｉ_１（ｘ，ｙ）と第２画像Ｉ_２（ｘ，ｙ）とをそれぞれ再構成し、それらを重み付け加算するために、大きな容量の放射線投影データを保存する必要がないため、容量の大きな記録媒体が不要となって保存や管理が容易になり、操作効率を向上することができる。以上のように、本実施形態は、画像品質を向上することが容易であり、操作性を向上することができる。

なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

たとえば、上記の実施形態においては、放射線としてＸ線を用いて被検体の放射線投影データを取得し、被検体の画像を生成する例について説明しているが、放射線はＸ線に限るものではなく、たとえば、ガンマ線等の放射線であっても良い。

たとえば、上記の実施形態においては、画像重み付け加算部は、エッジ強度算出部が算出するエッジ強度に基づいて第１画像と第２画像とを重み付け加算する重み係数を算出し、その算出する重み係数に基づいて第１画像と前記第２画像と重み付け加算しているが、これに限定されず、オペレータによる重み係数を入力する重み係数入力部を有し、そのオペレータによって設定された重み係数に基づいて、画像重み付け加算部が第１画像と第２画像とを重み付け加算するように構成してもよい。

図１は、本発明にかかる実施形態におけるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。 図２は、本発明にかかる実施形態におけるＸ線ＣＴ装置の要部を示す構成図である。 図３は、本発明にかかる実施形態におけるＸ線検出器を構成するＸ線検出モジュールを示す構成図である。 図４は、本発明にかかる実施形態におけるＸ線管とコリメータとＸ線検出器の相互関係を示す図である。 図５は、本発明にかかる実施形態におけるＸ線管とコリメータとＸ線検出器の相互関係を示す図である。 図６は、本発明にかかる実施形態における操作コンソールの中央処理装置の構成を示す構成図である。 図７は、本発明にかかる実施形態における画像生成方法を示すフロー図である。 図８は、本発明にかかる実施形態において、第１画像の画素の一部を示す図である。 図９は、本発明にかかる実施形態において、エッジ強度と重み係数との関係を示す図である。

符号の説明

１…Ｘ線ＣＴ装置（放射線撮影装置）、
２…走査ガントリ、
３…操作コンソール、
４…撮影テーブル、
６…被検体、
２０…Ｘ線管（照射部）、
２１…Ｘ線管移動部、
２２…コリメータ、
２３…Ｘ線検出器（検出部）、
２３Ａ…Ｘ線検出モジュール、
２３ａ…検出素子、
２４…データ収集部、
２４１…選択・加算切換回路、
２４２…アナログ−デジタル変換器、
２５…Ｘ線コントローラ、
２６…コリメータコントローラ、
２７…回転部、
２８…回転コントローラ、
２９…ボア、
３０…中央処理装置、
３１…入力装置、
３２…表示装置、
３３…記憶装置（記憶部）、
４１…制御部、
５１…データ処理部（画像生成装置）、
６１…第１画像再構成部（第１画像再構成部）、
６２…第２画像再構成部（第２画像再構成部）、
６３…画像重み付け加算部（画像重み付け加算部）、
６４…エッジ強度算出部（エッジ強度算出部）

Claims (8)

1. 照射部から被検体に照射され前記被検体を透過する前記放射線を検出部で検出し得られる放射線投影データに基づいて、前記被検体の画像を生成する放射線撮影装置であって、
   前記放射線投影データに対して、第１フィルタ処理をし、前記第１フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第１画像を再構成する第１画像再構成部と、
   前記放射線投影データに対して、第１フィルタ処理と異なる第２フィルタ処理をし、前記第２フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第２画像を再構成する第２画像再構成部と、
   第１画像再構成部が再構成する前記第１画像と第２画像再構成部が再構成する前記第２画像とを重み付け加算し、前記被検体の画像を生成する画像重み付け加算部と
   を有する
   放射線撮影装置。
2. 前記第１画像再構成部は、前記第１フィルタ処理として高い空間周波数領域を強調する処理を実施し、
   前記第２画像再構成部は、前記第２フィルタ処理として前記第１フィルタ処理よりも低い空間周波数領域を強調する処理を実施する
   請求項１に記載の放射線撮影装置。
3. 第１画像再構成部が再構成する前記第１画像と第２画像再構成部が再構成する前記第２画像と記憶する記憶部
   を有し、
   前記画像重み付け加算部は、前記記憶部が記憶する前記第１画像と前記第２画像とを重み付け加算し、前記被検体の画像を生成する
   請求項１または２に記載の放射線撮影装置。
4. 第１画像再構成部が再構成する前記第１画像と第２画像再構成部が再構成する前記第２画像との少なくとも一方の画像のエッジ強度を算出するエッジ強度算出部
   を有し、
   前記画像重み付け加算部は、前記エッジ強度算出部が算出するエッジ強度に基づいて前記第１画像と前記第２画像とを重み付け加算する重み係数を算出し、前記算出する重み係数に基づいて前記第１画像と前記第２画像と重み付け加算する
   請求項１から３のいずれかに記載の放射線撮影装置。
5. 被検体から得られる放射線投影データに基づいて、前記被検体の画像を生成する画像生成装置であって、
   前記放射線投影データに対して、第１フィルタ処理をし、前記第１フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第１画像を再構成する第１画像再構成部と、
   前記放射線投影データに対して、第１フィルタ処理と異なる第２フィルタ処理をし、前記第２フィルタ処理された放射線投影データに基づいて第２画像を再構成する第２画像再構成部と、
   第１画像再構成部が再構成する前記第１画像と第２画像再構成部が再構成する前記第２画像とを重み付け加算し、前記被検体の画像を生成する画像重み付け加算部と
   を有する
   画像生成装置。
6. 前記第１画像再構成部は、前記第１フィルタ処理として高い空間周波数領域を強調する処理を実施し、
   前記第２画像再構成部は、前記第２フィルタ処理として前記第１フィルタ処理よりも低い空間周波数領域を強調する処理を実施する
   請求項５に記載の画像生成装置。
7. 第１画像再構成部が再構成する前記第１画像と第２画像再構成部が再構成する前記第２画像と記憶する記憶部
   を有し、
   前記画像重み付け加算部は、前記記憶部が記憶する前記第１画像と前記第２画像とを重み付け加算し、前記被検体の画像を生成する
   請求項５または６に記載の画像生成装置。
8. 第１画像再構成部が再構成する前記第１画像と第２画像再構成部が再構成する前記第２画像との少なくとも一方の画像のエッジ強度を算出するエッジ強度算出部
   を有し、
   前記画像重み付け加算部は、前記エッジ強度算出部が算出するエッジ強度に基づいて前記第１画像と前記第２画像とを重み付け加算する重み係数を算出し、前記算出する重み係数に基づいて前記第１画像と前記第２画像と重み付け加算する
   請求項５から７のいずれかに記載の画像生成装置。
   

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