JP2010000389A - 放射線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチスライスＸ線ＣＴ装置内の複数のユニット（再構成ユニット、記憶ユニットなど）間でデータを高速に転送できるようにする。
【解決手段】被検体Ｐへの放射線のスキャンに伴って放射線検出器システム１４により検出され且つ伝送路を介して入力されるデジタル量の収集データに、各別に割り当てられた画像再構成用の所定処理を順次施して最終画像を生成する、複数の再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｚを有する再構成装置２３を備えた放射線ＣＴ装置１０において、再構成装置２３に、複数の再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｚを相互に接続するデータリンクを伝送路とは別に設けるとともに、当該複数の再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｚを、所定処理を施したデータをデータリンクを介して次の再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｚに転送させるように構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置などの放射線ＣＴ装置に係り、とくに、複数の検出素子列を有する放射線検出器を搭載し、この放射線検出器により検出された大量のデータを記憶させる記憶装置を備えた、マルチスライスＣＴやボリュームＣＴと呼ばれる方式に基づく放射線ＣＴ装置に関する。

コンピュータ断層撮影装置として、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と呼ぶ）がある。このＸ線ＣＴ装置は、比較的旧くから医療診断用或いは各種の研究用に用いられており、歴史的にも大きな変遷を重ねている。

初期の頃には、シングルスライスＸ線ＣＴ装置が用いられていた。このシングルスライスＸ線ＣＴ装置の場合、被検体のある一つのスライスの画像を得るものであるため、短時間に広い範囲の画像を撮影することは難しく、医師等から単位時間に、より高精細（高解像度）且つ広範囲に画像を撮影したいという強い要望が出されていた。

この要望に応えるために、近年、マルチスライスＸ線ＣＴ装置が開発され、かなり普及している。このマルチスライスＸ線ＣＴ装置は、シングルスライスＸ線ＣＴ装置で用いられている検出器の列（１列）を、その列に直交する方向に複数列（例えば４列、８列など）を並べて、全体でｍチャンネル×ｎセグメント（ｍ，ｎは正の整数）の検出素子を有する構造の２次元検出器を用いる。この２次元検出器の出力側には、ＤＡＳ（データ収集装置）が置かれる。

マルチスライスＸ線ＣＴ装置は、スライス方向に広がり幅を有するファンビームＸ線を曝射するＸ線源と、上述した２次元検出器とを有しており、円錐状のＸ線ビーム（有効視野直径ＦＯＶ）に基づいて被検体を透過したＸ線を２次元検出器で検出することにより、その被検体のマルチスライスの投影データを一度に収集できる。このため、マルチスライスＸ線ＣＴ装置は、シングルスライスＸ線ＣＴ装置に比べて、高精細且つ広範囲な画像を収集することができる。

このようなマルチスライスＸ線ＣＴ装置において、２次元検出器で収集されたデータは、ハードディスクドライブなどの記憶装置に、データ収集に対してリアルタイムに保存しなければならない。このリアルタイムなデータ保存を行なうため、２次元検出器で収集されたデータは、ガントリ内のデータ収集装置（ＤＡＳ）にてデジタル量のデータに変換された後、例えば光伝送システムで成る非接触伝送装置を介してコンソールに送られる。このコンソールでは、送られてくる収集データがインターフェースを介してデータストレージに送られる。このデータストレージに送られた収集データは、ストレージコントローラの制御の元で、多芯ケーブルを介してハードディスクドライブに送られて格納される。

この多芯ケーブルを用いてデータ収集側とデータ保存側とがパラレルインターフェースで結ばれる。このインターフェースは一般的にはＳＣＳＩ（mall Computer System Inte rface）と呼ばれている。

記憶装置に格納された収集データは、再構成装置と呼ばれる専用の演算装置により、所定の演算アルゴリズムの元に画像データに再構成される。この再構成装置は、通常、複数の演算ユニット（ＣＰＵ）を備え、この複数のＣＰＵをパラレル接続方式に拠るバスラインで相互に接続することで構成されている。

特開２００１−２１５２８１号公報

上述したマルチスライスＸ線ＣＴ装置は、現状では、その内部におけるデータ伝送に関して必ずしも満足できるものはない。これを、収集したデータを記憶する記憶装置と、収集データを再構成する再構成装置とについて夫々、現状のデータ伝送を詳述する。

まず、記憶装置について説明する。前述したように、マルチスライスＸ線ＣＴ装置にあっては、データ収集効率をできるだけ上げたいとする理由等によって、より多くの検出器列の搭載が要求されている。将来は、例えば１０〜２０列程度のものから、１００列以上の検出器列を搭載したマルチスライスＸ線ＣＴ装置の実現も視野に入っている。

しかしながら、このような多列化に拍車が掛かっているものの、ガントリで収集したデータを記憶装置内の記憶ユニットとしてのハードディスクドライブに伝送するときに、その伝送速度は、パラレルバスにおける信号のスキューに因り、制限されることから、多列化に見合った速い伝送速度を確保することが困難である。

とくに、８列以上の検出器列を備えたマルチスライスＸ線ＣＴ装置の場合、収集データのレートがパラレルバスによるデータ伝送速度を上回り、収集したデータをリアルタイムにハードディスクに保存できなくなるという事態も起こり得る。一般的に、パラレルバスの伝送速度は２０ＭＨｚが限界である。例えば８ビットのパラレルバス（多芯ケーブル）の場合、２０ＭＢ／ｓが限界であり、１６ビットのパラレルバスになると、４０ＭＢ／ｓが限界である。

これに対して、例えば１６列の検出器列を搭載しているマルチスライスＸ線ＣＴ装置の場合、その収集データレートは、
［数１］
２バイト×１０００チャンネル×１０００ビュー×１６列／０．５秒回転＝６４ＭＢ／ｓ
となる。したがって、この場合、合計１２８ＭＢ／ｓ程度のデータ伝送速度が、ガントリのデータ収集部と記憶装置（ハードディスクドライブ）との間を繋ぐインターフェースに要求される。したがって、従来のインターフェース構造のまま、１６列の検出器列を備えた検出器を用いたとしても、０．５秒回転のスキャンは実現できない。つまり、収集データの転送速度の上限によって、スキャン速度が抑制されるという問題がある。この問題は、検出器列の数が大きくなるほど、マルチスライスＸ線ＣＴ装置で扱うデータレートも上がるため、その影響はより顕著になる。

なお、上述した収集データの伝送速度の制限を打破するには、複数のパラレルバスインターフェースを備えることも考え得るが、この場合、インターフェースの構成が非常に複雑になり、かつ、装置の製造コストも高くなるので、実際問題として採用し難い。

次に、再構成装置について説明する。従来の再構成装置は、複数の再構成ユニット（ＣＰＵを備える演算ユニット）をパラレルバスによりシェアードバス接続しているが、信頼性や信号スキューのために、プロセッサ間のデータの伝送速度を上げることができないという問題がある。

例えば、６４ビットで８個の再構成ユニットを接続した場合、３３ＭＨｚ程度が限界であり、トータルのバンド幅は２６６ＭＢ／ｓとなる。

従来の再構成装置の内部構成を模式的に例示すると、図１５に示すように表される。通常、収集データ（生データ）は再構成ユニット＃１に送られ、ある特定の処理に付される。この特定の処理に付されたデータは、次いで再構成ユニット＃２に送られ、その次の処理に付される。この手順を順次繰り返して、再構成ユニット＃８により再構成された画像が最終的に生成される。この画像は、ホストバスＢを介してメインコントローラＭＣに送られる。この構成の場合、収集データに相当する大量のデータがホストバスＢを介して、処理毎に、次段の再構成ユニットに伝送される必要がある。

再構成時間を高速化しようとすると、再構成ユニットの数は２０以上にもなることもある。再構成ユニット数を２０個とすると、それぞれの再構成ユニットに割り当てられるバンド幅は、２６６ＭＢ／ｓ÷２０、すなわち１３ＭＢ／ｓでしかなく、このバンド幅は高速な再構成時間を得る上でネックとなる。

マルチスライスＸ線ＣＴ装置に要求される速度として、例えば１６列の検出器列を有する装置の場合、収集データレートは、
［数２］
２バイト×１０００チャネル×１０００ビュー×１６列＝３２ＭＢ
となる。再構成時間が０．５秒であるとすると、０．５秒の間に、３２ＭＢのデータが再構成ユニット＃８まで伝送されなければならず、バンド幅としては、
［数３］
３２ＭＢ×８再構成ユニット／０．５秒＝５１２ＭＢ／ｓ
が必要となる。

検出器列が１６列である場合、この程度のバンド幅で済む。しかしながら、さらに多列化の進んだ５０列や１００列のマルチスライスＸ線ＣＴ装置の場合、１枚の画像を再構成するためには、より多くのデータを必要とすることから、かかるバンド幅の確保の問題はよりクリティカルになる。

このように、多くの再構成ユニット（ＣＰＵ）をパラレル動作させる再構成装置おいて、パラレル接続方式によるホストバスを採用した場合、トータルのバンド幅が制限され、再構成装置の再構成時間を上げることはできずに、非常に遅い速度を甘受しなければならない。

そこで、本発明は、上述した現状に鑑みてなされたもので、検出器列の多列化度合いが進んだマルチスライスＸ線ＣＴ装置のように、大量のデータを装置内の複数のユニット（再構成ユニット、記憶ユニットなど）間で転送（送受）する必要がある放射線ＣＴ装置であっても、ユニット間でデータを高速に転送できるようにし、これにより、各ユニットの処理能力を存分に発揮させることができるようにすることを、その目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明の一態様によれば、被検体への放射線のスキャンに伴って放射線検出器システムにより検出され且つ伝送路を介して入力されるデジタル量の収集データに、各別に割り当てられた画像再構成用の所定処理を順次施して最終画像を生成する、複数の再構成ユニットを有する再構成装置を備えた放射線ＣＴ装置において、前記再構成装置に、前記複数の再構成ユニットを相互に接続するデータリンクを前記伝送路とは別に設けるとともに、当該複数の再構成ユニットを、前記所定処理を施したデータを前記データリンクを介して次の再構成ユニットに転送させるように構成する。

本発明によれば、収集データをより高速に記憶ユニットに伝送でき、とくに、８列以上の検出器列を備えた検出器で収集したデータであっても、記憶ユニットにリアルタイムに伝送して、記憶ユニットに収集データを確実に記憶させることができるマルチスライスＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

また、再構成装置において、ホストバスを使うことなく、ある再構成ユニットから次の再構成ユニットにデータを送ることができるので、ホストバスが再構成時間のネックにならず、再構成処理をより高速に実行できる。特に１枚の画像を作るのに、大量のデータを必要とする、マルチスライスＣＴの再構成時間を短縮することができる。また、ホストバスのバンド幅を小さく押さえられるので、収集データを記憶装置に確実に保存することができる。

さらに詳細な構成として、例えば、データ専用のデータリンクを再構成ユニット間に持たせたり、再構成ユニット同士をクロスバーで接続したりすることにより、シェアードバス構造は不要になって、トータルのバンド幅をより大きくでき、再構成処理をより高速に実行できる。また、データリンクとしてのシリアルリンクで再構成ユニットの相互間を接続することにより、再構成ユニット相互間の高速なデータ伝送が可能になり、これによっても、再構成時間の短縮させることができる。

本発明の実施形態に係る、放射線ＣＴ装置としてのマルチスライスＸ線ＣＴ装置の全体構成を記憶装置の構成と共に示すブロック図。 第１の実施形態の第１の変形例に係る記憶装置の概要を説明するブロック図。 第１の実施形態の第２の変形例に係る記憶装置の概略構成を説明するブロック図。 第１の実施形態の第２の変形例において更に変形可能な別の例に係る記憶装置の概略構成を説明するブロック図。 第１の実施形態の第３の変形例に係る記憶装置の概略構成を説明するブロック図。 本発明の第２の実施の形態に係る、放射線ＣＴ装置としてのマルチスライスＸ線ＣＴ装置により採用された再構成装置の概要を示すブロック図。 第２の実施形態に係るマルチスライスＸ線ＣＴ装置の再構成装置に搭載される複数の再構成ユニットそれぞれの概要を示すブロック図。 本発明の第３の実施の形態に係る、放射線ＣＴ装置としてのマルチスライスＸ線ＣＴ装置により採用された再構成装置の概要を示すブロック図。 本発明の第４の実施の形態に係る、放射線ＣＴ装置としてのマルチスライスＸ線ＣＴ装置により採用された再構成装置の概要を示すブロック図。 第４の実施形態で採用されたクロスバーの構成を示す図。 第４の実施形態の第１の変形例に係る再構成装置の概略構成を示すブロック図。 第４の実施形態の第１の変形例を更に変形させた一例に係る再構成装置の概略構成を示すブロック図。 第４の実施形態の第２の変形例に係る再構成装置におけるデータリンクの概略構成を示すブロック図。 第４の実施形態の第３の変形例に係る再構成装置の概略構成を示すブロック図。 従来のＸ線ＣＴ装置で採用している再構成装置の一例を説明する図。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
第１の実施形態を図１に基づいて説明する。

図１には、この実施形態に係る、放射線ＣＴ装置としての、Ｘ線ＣＴ装置の一形態であるマルチスライスＸ線ＣＴ装置の構成を示している。このマルチスライスＸ線ＣＴ装置は、マルチスライスのヘリカルスキャンを行なうことができるのみならず、コンベンショナルスキャン（シングルスライススキャン及びマルチスライススキャン）を実行できるようになっている。

このマルチスライスＸ線ＣＴ装置１０は、図１に示すように、被検体（例えば患者）Ｐを載置させる図示しない寝台と、被検体Ｐを挿入して診断を行なうための診断用開口部ＯＰを有し、被検体Ｐの投影データの収集を行なう架台Ｇと、架台Ｇの全体の動作を制御するとともに、投影データを収集して画像再構成処理や画像表示等を行なうコンソールＣＳとを備えている。

寝台は、図示しない寝台駆動部の駆動により、その長手方向にスライド可能な天板を有する。通常、被検体Ｐは、その体軸方向が長手方向に一致するように載置される。

架台Ｇは、その診断用開口部ＯＰに挿入された被検体Ｐを挟んで対向配置された放射線源としてのＸ線管１１と、放射線検出器としてのＸ線検出器１２及びデータ収集装置（ＤＡＳ１３）を含むＸ線検出器システム（放射線検出器システム）１４とを備えるほか、非接触のデータ伝送装置１５、架台駆動部１６、及びスリップリング１７を備えている。

Ｘ線管１１及びＸ線検出器システム１４（Ｘ線検出器１２及びＤＡＳ１３を含む）は、架台Ｇ内で回転可能な回転リング体２１に設けられており、架台駆動部１６からの駆動制御により、この回転リング体２１が回転する。これにより、Ｘ線管１１及びＸ線検出器システム１４は、架台Ｇの診断用開口ＯＰ内に挿入された被検体Ｐの体軸方向に平行な回転中心軸の周りに両者が一体で回転可能になっている。回転リング体２１は、１回転あたり１秒以下という高速速度で回転駆動される。

Ｘ線管１１は、有効視野領域ＦＯＶ内に載置された被検体Ｐに対してコーンビーム（四角錐）状又はファンビーム状のＸ線を発生する。Ｘ線管１１には、Ｘ線の曝射に必要な電力（管電圧、管電流）が高電圧発生装置１８からスリップリング１７を介して供給される。これにより、Ｘ線管１１は、回転中心軸に並行なスライス方向及びこのスライス方向に直交するチャンネル方向の２方向に広がる、いわゆるコーンビームＸ線又はファンビームＸ線を発生させることができる。通常の診断では、被検体Ｐが寝台の長手方向に沿って天板に載るので、スライス方向は被検体Ｐの体軸方向に一致する。

Ｘ線検出器システム１４は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するデバイスであり、全体としては、Ｘ線検出素子を互いに直交する２方向（スライス方向及びチャンネル方向を成す）それぞれにアレイ状に複数個配列した構造を有し、これにより、複数の検出素子列を有して２次元的にＸ線を検出するシステムを成している。

なお、架台Ｇにおいて、Ｘ線管１１と被検体Ｐとの間には、Ｘ線管１１のＸ線焦点から曝射されたコーン状又はファン状のＸ線ビームを整形し、所要の大きさのＸ線ビームを形成するためのコリメータ１９が設けられている。

また、コンソールＣＳには、ホストコントローラ２０を中心として、データ補正などの前処理機能を備えたデータ収集インターフェース２１、収集データなどのデータを保存するための記憶装置２２、収集データから画像を再構成する再構成装置２３、及びインターフェース２４を備え、これらの要素がデータ伝送及び制御信号伝送用のホストバス２５を介して相互に接続されている。インターフェース２４には、コンソール外部に置いた高電圧発生装置１８及びガントリＧ内に設置された架台駆動部１６のほか、モニタ３０、操作部３１、及び電話回線３２が接続されている。操作部３１には、キーボードやマウスなどの操作器が備えられている。

データ収集インターフェース２１は、非接触データ伝送装置１５を介して伝送されてきた投影データに感度補正やＸ線強度補正等を施す。このインターフェース２１で感度補正やＸ線強度補正等を受けた３６０゜分、例えば１０００セット（１０００ビュー）の２次元投影データは記憶装置２２に一旦記憶される。

再構成装置２３は、記憶装置２２に記憶された投影データにファンビーム再構成方式又はコーンビーム再構成方式の再構成処理を施してスライスの断層像データを生成（再構成）する。

記憶装置２２は、ホストバス２５に接続され且つ当該記憶装置全体の記憶動作を制御するストレージコントローラ４０と、このストレージコントローラ４０にシリアルに接続された複数（Ｍ個）の波形整形回路４１Ａ，４１Ｂ，…，４１Ｍと、この波形整形回路４１Ａ，４１Ｂ，…，４１Ｍを介して接続された複数（Ｍ＋１）個の記憶ユニットとしてのハードディスクドライブ４２Ａ，４２Ｂ，…，４２Ｎとを備える。ストレージコントローラ４０の出力ポートには１本の伝送ライン４３が接続され、この伝送ライン４３は、シリアル接続方式により、波形整形回路４１Ａ，４１Ｂ，…，４１Ｍをそれぞれ介して、複数のハードディスクドライブ４２Ａ，４２Ｂ，…，４２Ｎを繋いでいる。

各波形整形回路４１Ａ（４１Ｂ，…，４１Ｍ）は、複数のハードディスクドライブ４２Ａ，４２Ｂ，…，４２Ｎを同じ伝送ラインにシリアルに接続することに起因する信号波形のなまりをハードディスクドライブ毎に補正する。

伝送ライン４３を成す物理的媒体は、同軸ケーブル、ツイストペアケーブル、光ケーブル、基板上の配線などで構成される。この物理的媒体として光ケーブルを採用した場合、外部ノイズに対する高い耐性を発揮できるとともに、外部への放射ノイズを低く抑えることができる。さらに、光ケーブルを使用することで、Ｘ線管球の放電に対する耐性をも得ることができ、装置の信頼性をより一層高めることができる。

このように、従来のパラレル接続方式のバスラインに代えて、シリアル接続方式の１つの伝送ライン４３を用いることで、ストレージコントローラ４０の１つの出力ポートに多数のハードディスクドライブを接続することができ、非常に高速に収集データ（生データとも呼ばれる）を格納したり、読み出したりすることができる。データの伝送速度に関しては、約２Ｇｂｐｓ程度もの高い伝送速度を得ることができる。符号化による実質レートを考慮すると、約２００ＭＢ／ｓもの高速の伝送速度を得ることができる。

このシリアル転送の利点について更に別の観点から説明する。前述したように、従来の場合、Ｘ線ＣＴ装置におけるアナログユニット（検出器／ＤＡＳ）からデジタルユニット（コンソール側のユニット）への収集データの伝送はパラレル方式で行なわれていた。これに加えて、図１における非接触データ伝送装置１５では、ＤＡＳ１３から送信されてくる収集データ（パラレルデータ）をシリアルデータに一度変換し、このシリアルデータの状態で架台Ｇの回転部と固定部との間の光伝送を行なっている。この光伝送された収集データは再度、パラレルデータに変換されてコンソールＣＳに伝送される。

このため、シリアルデータからパラレルデータに変換し戻すには、その分の回路が必要であり、製造コスト増の要因にもなっていた。また、アナログユニットはノイズに対する耐性が低く、パラレル伝送の場合、アナログユニットとデジタルユニットとの間を電気的には完全に切り離すことはできない。パラレルデータを光伝送することも可能ではあるが、製造コストが非常に高くなり、実用向きではない。

これに対して、上述した実施形態のように、アナログユニット及びデジタルユニットの間をシリアル接続方式で接続することで、非接触データ伝送装置１５におけるパラレル／シリアル変換回路も不要になり、装置の製造コスト低減に寄与できる。また、シリアルデータで伝送することで、伝送回路自体も安価に製造できるし、ノイズに弱いアナログユニットとノイズ源となるデジタルユニットとを電気的に完全に分離でき、ノイズの混入を抑制した信頼性のより高い再構成処理が可能になるのである。

（第１の実施の形態の変形例）
第１の変形例を図２に示す。この例は、ストレージコントローラ４０に複数の出力ポートを設け、この複数の出力ポートに、上述したシリアル接続方式の伝送ライン（伝送ライン４３Ａ、４３Ｂ）を並列に接続するようになっている。これにより、より多くのハードディスクドライブ４２Ａ，…，４２Ｚを接続することができ、より多くの検出器列を有し、高速に収集データを伝送することができるマルチスライスＣＴ装置を実現することができる。

第２の変形例を図３に示す。この例は、ストレージコントローラ４０にシリアル接続方式の伝送ライン４３を接続するものであるが、この伝送ライン４３をリング状に引き回した構成を採る。これを更に発展させて、図４に示すように、リング状に張った伝送ラインを２重化（伝送ライン４３Ａ、４３Ｂ）させたものである。この２重化により、収集データの伝送に関する冗長システムを構築することができ、一方の伝送ライン４３Ａ（４Ｂ）をバックアップ用に使用でき、マルチスライスＣＴ装置の信頼性をより一層向上させることができる。

第３の変形例を図５に示す。この例は、高速のハードディスクアレイを構成し、ストレージコントローラ４０にシリアル接続方式の伝送ライン４３でハードディスクアレイ４ＡＬを繋ぐようになっている。このディスクアレイ４２ＡＬは、それ自体で一つの高速なデータ書込及びデータ読出が可能なディスクとして機能し、しかも、高いデータ伝送能力を有する。このため、ディスクアレイ４２ＡＬを用いるには、高いデータ伝送能力のインターフェースが必要である。本変形例のように、シリアル接続方式を採用することで、高速のディスクアレイをマルチスライスＣＴ装置に適用することができる。したがって、マルチスライスＣＴ装置は、検出器列の多列化を推進でき、かつ、高速なデータ伝送を行なうことができる。

この高速ディスクアレイ４２ＡＬの場合、複数のディスクのうち、１台に不具合が発生した場合でも、その不具合の発生に係るディスクのデータをバックアップし、かつ、復元が可能なように構成することが望ましい。例えば、Ｎ台のデータディスクに対し、１台のパリティディスクを持つようにすることで、１台のディスクドライブに障害が発生した場合でも、処理を継続して行なうことができる。このパリティディスクに、どの１台のディスクに障害が発生したとしても、そのほかのディスクの情報を用いてデータを復元できるようなデータ書込みを行なう。不具合が発生した場合、他のドライブからのパリティを逆合成して元のデータを作成でき、データを消失させることなく、処理を継続させることできる。また、このとき、パリティディスクに不具合が発生した場合でも、データディスクが正常である限り、データアクセスを通常通り行なうことができるように構成される。

（第２の実施の形態）
次いで、本発明に係る第２の実施形態を説明する。この第２の実施形態は、第１の実施形態と同様にマルチスライスＸ線ＣＴ装置に関するが、とくに、再構成装置２３の内部における複数の再構成ユニット間のデータ転送に関する。なお、本実施形態において、本発明を、かかる再構成装置２３のみならず、前述した記憶装置２２にも併せて実施するようにしてもよい。

このマルチスライスＸ線ＣＴ装置の全体の構成及び機能は、前述した図１のものと同様である。このことは、第２以降の実施の形態においても同様である。

図６に、本実施形態に係る再構成装置２３の構成を示す。この再構成装置２３は、複数の再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｎを有する。再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｎは、夫々ホストバス２５に接続される一方で、それらの再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｎの間を、ホストバス２５とは別に、専用のデータリンク５０で相互に接続する。このデータリンク５０は、パラレル接続方式のシェアードバスで構成される。

再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｎは夫々、図７に示すように構成されている。各再構成ユニット２３Ａ（〜２３Ｎ）は、その内部にキャッシュ（メモリ）２３０を有し、内部バス２３１を介してプログラムシーケンサ２３２と演算部２３３とが相互に接続される。演算部２３３はレジスタ２３３Ａ、マルチプライヤ２３３Ｂ、シフタ２３３Ｃ、ＡＬＵ２３３Ｄを備える。
プログラムシーケンサ２３２は、キャッシュ２３０に予めストアされているプログラムを読み込み、このプログラムに基づいて再構成ユニットの全体を制御する。演算部２３３は、レジスタ２３３Ａからデータを読み込み、マルチプライヤ２３３Ｂ、シフタ２３３Ｃ、ＡＬＵ２３３Ｄに、プログラムシーケンサ２３２からの指令に基づいた所定の計算を実行させ、その計算結果をレジスタ２３３Ａに書き込ませる。キャッシュ２３０からレジスタ２３３Ａへのデータ伝送、及び、レジスタ２３３Ａからキャッシュ２３０へデータ伝送は、同じくプログラムシーケンサ２３２からの指令により行なわれる。マルチプライヤ２３３Ｂは掛け算を、シフタ２３３Ｃはビットやバイトのシフト、ＡＬＵ２３３Ｄは足し引き算等の数学計算をそれぞれ担うようになっている。

各再構成ユニット２３Ａ（〜２３Ｎ）に割り当てられる処理は、Ｘ線曝射及びスキャンにより収集されたデータを画像に再構成するのに必要な、例えば、コンボリューション、バックプロジェクション、画像フィルタ等の演算処理である。なお、一部の再構成ユニットは、メモリとして使用することもできる。

このため、再構成装置２３の内部において、再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｎの相互間でデータ伝送を行なうときに、ホストバス２５を使うことなく、かかる専用のデータリンク５０を介して次の再構成ユニットにデータを伝送することができる。したがって、従来のように、再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｎの相互間のデータのやり取りを、ホストバス２５を介して行なう必要が無くなるので、その分、ホストバス２５の伝送負荷を減らすことができる。したがって、ホストバス２５の伝送速度が再構成時間のネックにならず、再構成を高速に実行できる。特に、１枚の画像を作るのに大量のデータを必要とする、マルチスライスＣＴの再構成時間を大幅に短縮できる。また、ホストバス２５に必要なバンド幅を小さい値に押さえることができる。

（第３の実施形態）
図８を参照して、本発明に係る第３の実施の形態を説明する。この実施形態は、再構成装置２３の複数の再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｎの相互のデータリンクに関する別の態様を提供するものである。

つまり、図８に示すように、ホストバス２５とは別に、再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｎの相互間を、ポイント・ツー・ポイントのデータリンク（データバス）５１により接続する。このデータリンク５１は、シリアル接続方式のデータバス又はパラレル接続方式のデータバスの何れであってもよい。

コンソールＣＳでは、ホストコントローラ２０が、再構成モードに応じて、各再構成ユニットに所定のプログラムをダウンロードさせる。その後、ホストコントローラ２０の指示の元に、記憶装置２２から収集データが第１番目の再構成ユニット２３Ａに伝送される。この再構成ユニット２３Ａは、収集データに指定されたアルゴリズムに基づく再構成のための演算を施し、その演算の結果生じたデータをデータリンク５１を介して次の再構成ユニット２３Ｂに送る。このように、再構成演算の各ステップで生成されるデータが、専用のデータリンク５１を介して順次、次段の再構成ユニットに送られ、最後の再構成ユニット２３Ｎで最終の再構成画像が生成される。この再構成画像のデータは、ホストバス２５を介して記憶装置２２に転送される。

このため、専用のデータリンク５１を介して、ある再構成ユニットから次の再構成ユニットにデータを伝送することができるので、ホストバス２５に掛かる伝送負荷を減らすことがきる。また、データリンク５１を２つの再構成ユニット間に配置する、いわゆるポイント・ツー・ポイントのデータリンク構造であることから、シェアードバス構造とは異なり、トータルのバンド幅をより大きく設定でき、再構成を高速に行なうことができる。

（第４の実施形態）
図９，１０を参照して、本発明に係る第３の実施の形態を説明する。この実施形態は、再構成装置２３の複数の再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｎの相互のデータリンクに関する別の態様を提供するものである。詳しくは、かかるデータリンクの一部に、クロスバーを採用している。

図９に示すように、複数の再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｎは、ホストバス２５とは別に、再構成ユニット間のデータ伝送を担うデータリンク５２は、例えばパラレル接続方式のデータバス５２１と、このデータバス５２１の途中に介挿さえた切換手段としてのクロスバー５２２とを用いている。

クロスバー５２２は、例えば図１０に示すような構成を採る。この例は、４ポートで示されているが、何ポートでも可能である。任意の２ポートがスイッチＳにより接続されて、データの伝送が可能になる。また、同時に２つに経路の伝送も可能になるので、トータルのバンド幅を大きくできるメリットがある。例えば、６ポートの場合、内部に接続すべきバスを３本用意すれば、同時に３つの経路が確立できることになる。

なお、このクロスバー５２２は、データバスがパラレルバスであるとして説明しているが、クロスバー５２２は、データバスをシリアルバスで構成した場合にも、同様の構成で対処できる。また、このクロスバー５２２の切換手段としてスイッチを例示したが、必ずしもスイッチに限定されるものでは無く、スイッチ以外でも任意の複数の経路を機能的に選択可能な機能を有する手段であればよい。

（第４の実施の形態の変形例）
上述した第４の実施形態の係る各種の変形例を説明する。

図１１に第１の変形例を示す。この変形例に係る再構成装置２３にあっては、上述したクロスバー５２２の複数（５２２Ａ〜５２２Ｃ）を更に別のクロスバー５２３で接続している。これにより、より多くの再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｚの相互間を、より少ないポートのクロスバーで接続することができる。

なお、図１１に示す接続例にあっては、第１段目のクロスバー５２２で接続される再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｎのグループ毎にバスインターフェース５４を介してホストバス２５に接続されている。

なお、この図１１に示すクロスバーを用いた構成は、図１２に示すように、２つのクロスバー５２４，５２５を直列に接続して用いるように構成してもよい。このときのデータバス５２６はシリアルバス又はパラレルバスで構成できる。

図１３に第２の変形例を示す。この変形例は、再構成ユニット又はクロスバーの相互間を接続するときに、１つのデータリンクではなく、複数のデータリンクを配置する構成に関する。このように複数のデータリンクを設けることで、バンド幅をより大きくできるので、再構成ユニット又はクロスバーの相互間のデータ伝送速度を上げることができる。これにより、再構成装置２３における再構成処理をより高速化することができる。

例えば図１３（ａ）に模式的に示すように、パラレル接続方式の６４ビットバス５３０（３３ＭＨｚ）の場合、２６６ＭＢ／ｓのデータ伝送が可能になる。また同図（ｂ）に模式的に示すように、２ＧＨｚのシリアルバス５３１を５本配置することで、１ＧＢ／ｓのデータ伝送の構成が可能となり、５本のラインでありながら、同図（ａ）の構成の伝送能力をしのぐバンド幅が実現される。このため、再構成もその分、高速に実行される。

なお、同図（ｃ）に示すように、１本のシリアル接続方式の伝送ライン５３２で接続することも可能であり、これにより、２００ＭＢ／ｓ程度のデータ伝送能力を有する。

図１４に第３の変形例を示す。この変形例は、ホストバス２５と再構成ユニット２３Ａ〜２３Ｚの間にデータリンクを設けた構成に関する。

すなわち、再構成装置２３は、ホストバス２５に接続されたバスインターフェース６０と、このバスインターフェース６０に内部バスを介して接続されたメモリ６１及びクロスバー５２７と、このクロスバー５２７に別の内部バス５２９を介して接続された複数のクロスバー５２８Ａ〜５２６Ｄとを備える。この例における内部バス５２９は、データのみならず、制御信号などの各種の信号の伝送に兼用される。このため、この内部バス５２９、クロスバー５２７、及びクロスバー５２８Ａ〜５２６Ｄにより、データリンク５２が構成される。

このため、ホストコントローラ２０やその他の演算装置は、クロスバー５２７、５２８Ａ〜５２６Ｄを介して、その再構成ユニットに自由にアクセスできる。したがって、データフローの自由度が増し、システムのフレキシビリティが向上するという新たなメリットがある。

また、一部の再構成ユニットを大容量のメモリ（図のメモリ６１参照）に置き換えることにより、どの再構成ユニット２３Ａ〜３Ｚも、直接にアクセスできる大容量メモリをシステムに持たせることができる。例えばFeldkamp再構成などの、非常に多量のデータを処理する必要がある再構成アルゴリズムを実行するときに、かかるデータを１箇所のメモリ（メモリ６０参照）に格納しておくことができ、再構成をより高速に且つ確実に実行できるようになる。

なお、再構成装置２３に備える複数の再構成ユニットは、必ずしも同一なものである必要はない。さらに、再構成ユニットとしては、図８で説明した構成以外に、FPGAやASIC、CPLD等を用いてハードウェア的に構成したものであってもかまわない。非常に時間のかかる計算であるバックプロジェクションやコンボリューション処理を、それらのハードウェア構成の再構成ユニットにより実行するようにしてもよい。これにより、再構成時間を更に短縮できる。

また、上述した実施形態では、マルチスライスＸ線ＣＴ装置として、現在主流のＸ線管と放射線検出器とが一体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ROTATE/ROTATE）タイプを一例として説明したが、リング状に多数の検出素子がアレイとして配置され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（STATIONARY/ROTATE）タイプ等様々なタイプに適用しても良い。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。

１０ 放射線ＣＴ装置としてのマルチスライスＸ線ＣＴ装置
１１ Ｘ線管
１４ Ｘ線検出器システム
１５ 非接触データ伝送装置
２０ ホストコントローラ
２１ データ収集インターフェース
２２ 記憶装置
２３ 再構成装置
２３Ａ〜２３Ｚ 再構成ユニット
２５ ホストバス
４０ ストレージコントローラ
４１Ａ〜４１Ｍ 波形整形回路
４２Ａ〜４２Ｎ、４２Ｏ〜４２Ｚ 記憶ユニット
４２ＡＬ ディスクアレイ
４３，４３Ａ，４３Ｂ、５３０ 伝送ライン
５０、５１，５２ データリンク
５２１，５２６，５２９〜５３１ バス
５２２，５２２Ａ〜５２２Ｃ、５２３〜５２５，５２７，５２８Ａ〜５２８Ｄ クロスバ
ー
Ｇ ガントリ
ＣＳ コンソール

Claims (6)

1. 被検体への放射線のスキャンに伴って放射線検出器システムにより検出され且つ伝送路を介して入力されるデジタル量の収集データに、各別に割り当てられた画像再構成用の所定処理を順次施して最終画像を生成する、複数の再構成ユニットを有する再構成装置を備えた放射線ＣＴ装置において、
   前記再構成装置に、前記複数の再構成ユニットを相互に接続するデータリンクを前記伝送路とは別に設けるとともに、
   当該複数の再構成ユニットを、前記所定処理を施したデータを前記データリンクを介して次の再構成ユニットに転送させるように構成したことを特徴とする放射線ＣＴ装置。
2. 前記データリンクは、前記複数の再構成ユニットを相互にデータ送受信可能に接続するパラレルバスであることを特徴とする請求項１に記載の放射線ＣＴ装置。
3. 前記データリンクは、前記複数の再構成ユニットの中で互いにデータ送受信の関係にある２つの再構成ユニットの対を、その対毎に、データ送受信可能に相互に接続するバスであることを特徴とする請求項１に記載の放射線ＣＴ装置。
4. 前記バスは、１又は複数のシリアル接続方式のバス、又は、パラレル接続方式のバスであることを特徴とする請求項３に記載の放射線ＣＴ装置。
5. 前記データリンクは、前記複数の再構成ユニットそれぞれにデータ送受信可能に接続されたバスと、このバスの途中に介挿され且つ各再構成ユニットへの当該各バスを介して経路を切り換える切換手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の放射線ＣＴ装置。
6. 前記切換手段は、クロスバーである請求項５に記載の放射線ＣＴ装置。

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