JP2010046357A

JP2010046357A - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP2010046357A
Application number: JP2008214306A
Authority: JP
Inventors: Katashi Adachi; 確足立
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: JP5461803B2

Abstract

【課題】画像再構成法に応じて再構成速度を最適化すること。
【解決手段】入力部３１は、再構成設定条件として列単位の投影データから画像を再構成する第一の画像再構成法またはビュー単位の投影データから画像を再構成する第二の画像再構成法を受け付ける。システム制御部３９は、再構成設定条件に応じて以下の制御を行なう。第二データ収集部１６は、第一データ収集部１５から受信した投影データ群を列単位またはビュー単位に並べ替えて前処理部３４に送信し、前処理部３４は、投影データ群から生成した補正処理済み投影データ群を列単位またはビュー単位にて送信する。再構成補助処理部３６および画像再構成部３７は、列単位の補正処理済み投影データ群を並列処理し、ビュー単位の補正処理済み投影データ群を一括処理して再構成した画像データを画像記憶部３８に格納し、表示部３２は、画像データを表示する。
【選択図】図１

Description

この発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。

従来より、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置、ＣＴ；ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）は、被検体を透過したＸ線の強度分布を示す投影データから、当該被検体内における人体内組織の形態的情報を示す断層画像を再構成して提供することにより、疾病の診断、治療、手術計画などを初めとする多くの医療行為において、重要な役割を果たしている。

Ｘ線ＣＴ装置は、寝台の天板上に横たわった被検体が挿入される内部空間の周りに対向して配置されるＸ線管およびＸ線検出器を有する架台回転部と、架台回転部を回転可能に支持する架台固定部とを備える。Ｘ線ＣＴ装置は、画像撮影時において、架台回転部を、被検体を中心に回転させ、架台回転部に配置されたＸ線管は、被検体に対して多方向からＸ線を照射し、Ｘ線検出器は、多方向から照射され当該被検体を透過したＸ線の強度をそれぞれ検出する。

そして、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器が検出した多方向からのＸ線強度分布データ（純生データ）を、前処理によって感度補正などの補正を行なって投影データとしたのちに、バックプロジェクション（逆投影）やコンボリューション（畳み込み）することにより、画像再構成を行なう。なお、被検体の位置を固定したままでＸ線管およびＸ線検出器を１回転させて撮影を行なう画像撮影は、コンベンショナルスキャンと呼ばれる。

現在、被検体の体軸方向に沿って複数列の検出素子（例えば、１６列や６４列など）が配列されたＸ線検出器が実用化されたことにより、被検体の広範囲にわたる領域における画像を高速に収集することが可能となっている。なお、複数列の検出素子が配列されたＸ線検出器を用いる場合には、収集された純生データから生成された投影データを列単位で逆投影することにより、列単位の複数の断層画像が再構成され、再構成した複数の断層画像を合成することで、広範囲の３次元画像（ボリューム画像）を得ることができる。

また、Ｘ線ＣＴ装置においては、画像撮影時に、架台回転部を回転させるとともに、寝台を被検体の体軸方向に連続的に移動させることで、さらに広範囲にわたる領域を撮影するヘリカルスキャンが行なわれている。ヘリカルスキャンにより、被検体の体軸方向に沿った列単位の複数の断層画像を再構成し、再構成した複数の断層画像を合成することで、より広範囲の３次元画像（ボリューム画像）を得ることができる。

ここで、ヘリカルスキャンにおいては、広範囲にわたる複数列分の膨大な検出データを、即時にかつ確実に処理して画像再構成を行なう必要がある。このため、膨大な量の純生データを列単位で分割したうえで、前処理や再構成処理を並列して処理する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、近年、検出素子が体軸方向にさらに多くの列に配列されたＸ線検出器（例えば、２５６列など）が実用化の段階に入っている。このようなＸ線検出器を用いる場合、ヘリカルスキャンによる撮影を行なうことなく、コンベンショナルスキャンによって、関心領域すべて（例えば、心臓など）を含むデータ、すなわち、関心領域の３次元画像を再構成するために必要とされるデータを一度に収集することが可能となる。また、コンベンショナルスキャンを連続して行なうことで、関心領域の時系列に沿った３次元画像を再構成するデータを一度に収集することが可能となる。

特開２００７−３１５号公報

ところで、上記した従来の技術は、体軸方向に多列で配列されたＸ線検出器を用いたコンベンショナルスキャンによって、関心領域を含む３次元画像を再構成するために必要とされるデータが一度に収集されたとしても、３次元画像を即時に再構成することができない。

例えば、２５６列の検出素子が体軸方向に配列されたＸ線検出器によって検出され収集された純生データの量は、１６列や６４列などの検出素子が体軸方向に配列されたＸ線検出器によって検出され収集された純生データの量と比較してさらに膨大となってしまう。このため、上記した従来の技術によって、純生データから生成された投影データを分割して列単位で並列処理することで断層画像を再構成し、再構成された断層画像から３次元画像を生成したとしても、その所要時間は数秒単位となる。

一方、コンベンショナルスキャンによって３次元画像を即時に再構成するためには、例えば、Ｘ線照射方向ごと（ビュー単位ごと）の全列分の投影データを一括して処理する方法が考えられる。すなわち、ビュー単位の投影データを重み付けが同一となる断面単位で一括して逆投影することで、３次元画像を即時に再構成する方法である。しかし、ビュー単位の投影データを一括処理する方法を採用した場合、ヘリカルスキャン（または、従来の列単位で画像を再構成するコンベンショナルスキャン）を即時に処理するための列単位でのデータ並列処理を実行することができなくなってしまう。

このように、上記した技術は、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化することができないという課題があった。

そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化することが可能となるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、Ｘ線を照射するＸ線管と、複数チャンネル分のＸ線検出素子を配してなる検出素子列が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列され、前記Ｘ線管から照射され前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を被検体の周囲で回転させることにより、異なる投影方向のビューに対応する投影データ群を収集するデータ収集手段と、前記データ収集手段によって収集された前記投影データ群に対して補正処理を行なった補正処理済み投影データ群を生成する前処理手段と、複数のビューの補正処理済み投影データを複数の逆投影処理手段で逆投影し、前記複数の逆投影手段の出力データを合成して１つの断面画像を生成する処理を繰り返して異なる位置の断面画像を再構成することにより、前記前処理手段によって生成された前記補正処理済み投影データ群から３次元画像を生成する第一の画像再構成手段と、１つのビューの補正処理済み投影データを３次元画像の各画素に対して逆投影する処理を複数ビュー分繰り返すことにより、前記前処理手段によって生成された前記補正処理済み投影データ群から３次元画像を生成する第二の画像再構成手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２記載の本発明は、被検体を透過したＸ線の強度分布を示す投影データ群に基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、Ｘ線を照射するＸ線管と、複数チャンネル分のＸ線検出素子を配してなる検出素子列が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列され、前記Ｘ線管から照射され前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を被検体の周囲で回転させることにより、前記投影データ群を収集するデータ収集手段と、前記データ収集手段によって収集された前記投影データ群に対して補正処理を行なった補正処理済み投影データ群を生成する前処理手段と、前記前処理手段によって生成された前記補正処理済み投影データ群に対して、逆投影処理を行なうことにより画像を再構成する画像再構成手段と、前記検出素子列それぞれにおいて検出されたＸ線に基づく列単位で組み合わされた投影データから画像を再構成する第一の画像再構成法、または、前記Ｘ線管から照射されたＸ線照射方向それぞれにおいて複数の前記検出素子列で検出されたＸ線に基づくＸ線照射方向単位の投影データから画像を再構成する第二の画像再構成法のいずれかを再構成設定条件として操作者から受け付けて入力する入力手段と、前記入力手段によって入力された前記再構成設定条件に応じて、前記投影データ群、および／または、前記補正処理済み投影データ群を、列単位またはＸ線照射方向単位で並べ替えて分配するように前記データ収集手段、および／または、前記前処理手段を制御し、列単位で分配された補正処理済み投影データ群に対しては前記第一の画像再構成法を並列して実行し、Ｘ線照射方向単位で分配された補正処理済み投影データ群に対しては前記第二の画像再構成法を一括して実行するように前記画像再構成手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項１記載の本発明によれば、画像再構成法に応じた再構成処理方式を選択することができ、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化することが可能となる。

請求項２記載の本発明によれば、画像再構成法に応じたデータの伝送方式および再構成処理方式を選択することができ、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化することが可能となる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るＸ線ＣＴ装置の好適な実施例を詳細に説明する。

まず、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、架台装置１０と、寝台装置２０と、コンソール装置３０とを備える。

架台装置１０は、被検体ＰにＸ線を照射してデータを収集する装置であり、架台回転部１２と、架台固定部１１とを有する。

架台回転部１２は、被検体Ｐを中心にして、高速でかつ連続的に回転する円環状のフレームであり、Ｘ線管１３およびＸ線検出器１４が対向して配置され、さらに第一データ収集部１５を備える。

Ｘ線管１３は、後述する高電圧発生部１７により供給される高電圧によりＸ線を発生する真空管であり、架台回転部１２の回転にともなって、Ｘ線のファンビームやコーンビームを被検体Ｐに対して多方向から照射する。

Ｘ線検出器１４は、被検体Ｐを透過したＸ線の強度分布を示すＸ線強度分布データを検出する２次元アレイ型検出器であり、複数チャンネル分のＸ線検出素子を配してなる検出素子列が被検体Ｐの体軸方向（図１に示すＺ軸方向）に沿って複数列配列されている。具体的には、本実施例では、Ｘ線検出器１４は、被検体Ｐの体軸方向に沿って３２０列など多列に配列されたＸ線検出素子を有し、例えば、被検体Ｐの心臓を含む範囲など、広範囲に被検体Ｐを透過したＸ線強度分布データ群を検出することが可能である。

なお、本実施例におけるＸ線管１３は、後述する再構成設定条件に応じて、Ｘ線の照射範囲（コーン角）を狭めて被検体ＰにＸ線を照射し、本実施例におけるＸ線検出器１４は、例えば、３２０列のうち中央に位置する６４列の検出素子列のみで、Ｘ線強度分布データ群を検出することが可能である。

架台回転部１２に設置される第一データ収集部１５は、Ｘ線検出器１４により検出されたＸ線強度分布データ群に対して、増幅処理やＡ／Ｄ変換処理などを行なって投影データ群を生成する。

架台固定部１１は、架台回転部１２を回転自在に支持し、第二データ収集部１６と、高電圧発生部１７と、架台駆動部１８とを備える。

架台固定部１１に設置される第二データ収集部１６は、第一データ収集部１５によって生成された投影データ群を受信し、受信した投影データ群をコンソール装置３０の前処理部３４（後述）に送信する。

高電圧発生部１７は、Ｘ線管１３に高電圧を供給する装置であり、架台駆動部１８は、架台回転部１２を回転駆動させることによって、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線管１３およびＸ線検出器１４を旋回させる。

寝台装置２０は、被検体Ｐを載せる装置であり、天板２２と、寝台駆動部２１とを有する。天板２２は、撮影時に被検体Ｐが載置される板であり、寝台駆動部２１は、天板２２を図１に示すＺ方向へ移動する装置である。

コンソール装置３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置の操作を受け付けるとともに、架台装置１０によって収集された投影データから被検体Ｐの内部形態を表す画像を再構成する装置であり、入力部３１と、表示部３２と、スキャン制御部３３と、前処理部３４と、投影データ記憶部３５と、再構成補助処理部３６と、画像再構成部３７と、画像記憶部３８と、システム制御部３９とを備える。

入力部３１は、マウスやキーボードなど、Ｘ線ＣＴ装置に対する操作者からの指示の入力に用いられ、例えば、再構成設定条件や、投影データの収集時における有効視野の直径および体軸方向の長さからなる収集範囲や、再構成後の画像処理の設定などを、操作者から受け付けて入力する。

ここで、再構成設定条件は、「寝台駆動部２１により天板２２を移動させながら架台回転部１２を連続して回転させて撮影を行なうヘリカルスキャン」により画像を再構成する第一の画像再構成法および「被検体Ｐの位置を固定したままで架台回転部１２を１回転または連続回転させて撮影を行なうコンベンショナルスキャン」により画像（ボリュームデータ）を再構成する第二の画像再構成法のいずれかとなる。なお、第一の画像再構成法および第二の画像再構成法については、後に詳述する。

また、再構成後の画像処理としては、再構成された３次元画像からボリュームレンダリングによって２次元画像を生成したりする処理などがある。

表示部３２は、後述する画像記憶部３８が記憶する画像データを後述するシステム制御部３９による制御に基づいて表示する。

スキャン制御部３３は、後述するシステム制御部３９による制御のもと、第一データ収集部１５、第二データ収集部１６、高電圧発生部１７、架台駆動部１８および寝台駆動部２１の動作を制御する。

すなわち、再構成設定条件が第二の画像再構成法である場合、スキャン制御部３３は、寝台駆動部２１を駆動させて天板２２上に横たわった被検体Ｐを架台回転部１２の内部空間に移動し、架台駆動部１８を駆動させて架台回転部１２を回転させ、高電圧発生部１７から高電圧を発生させてＸ線管１３からＸ線を照射させる。

また、スキャン制御部３３は、再構成設定条件が第一の画像再構成法である場合、寝台駆動部２１を駆動させて天板２２上に横たわった被検体Ｐを架台回転部１２の内部空間を移動させながら、架台駆動部１８を駆動させて架台回転部１２を回転させる。

なお、スキャン制御部３３は、再構成設定条件が第一の画像再構成法である場合、操作者から入力部３１を介してさらに入力された設定条件に基づいて、例えば、Ｘ線管１３から、Ｘ線の照射範囲（ファン角やコーン角）を狭めて被検体ＰにＸ線を照射するように高電圧発生部１７を制御し、Ｘ線検出器１４において、例えば、３２０列のうち中央に位置する６４列の検出素子列のみで、Ｘ線強度分布データを検出するように第一データ収集部１５を制御する。

また、スキャン制御部３３は、後述するシステム制御部３９の制御に基づいて、第一データ収集部１５から第二データ収集部１６へのデータの伝送形式、第二データ収集部１６から後述する前処理部３４へのデータの伝送形式を制御する。

前処理部３４は、第一データ収集部１５により生成され、第二データ収集部１６により送信された投影データ群に対して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正などの補正処理を行なって補正処理済み投影データ群を生成する。

投影データ記憶部３５は、前処理部３４によって生成された補正処理済み投影データ群を記憶する。

再構成補助処理部３６は、前処理部３４を介して投影データ記憶部３５より補正処理済み投影データ群を読み出し、画像再構成用の前処理として重み付けのデータを用いたコンボリューション（畳み込み）処理を行ない、後述する画像再構成部３７にコンボリューション処理済みの補正処理済み投影データ群（以下、前処理済み投影データ群と記す）を送信する。

画像再構成部３７は、再構成補助処理部３６から受信した補正処理済み投影データ群から逆投影処理により画像を再構成し、再構成された画像を再構成補助処理部３６に送信する。なお、これについては後に詳述する。

ここで、再構成補助処理部３６は、画像再構成部３７によって再構成された画像を受信して、アーチファクトの補正処理や、操作者の指示に基づく画像処理などの後処理を行なって、画像記憶部３８に後処理済み画像データを格納する。なお、再構成補助処理部３６による後処理については、後に詳述する。

システム制御部３９は、架台装置１０、寝台装置２０およびコンソール装置３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置の全体制御を行う。すなわち、システム制御部３９は、入力部３１にて入力された操作者の指示に基づいて、スキャン制御部３３を制御することで、架台装置１０から投影データ群を収集する。また、システム制御部３９は、前処理部３４、再構成補助処理部３６、画像再構成部３７を制御することで、データ伝送や再構成処理の全体を制御し、画像記憶部３８から画像データを読み出して、表示部３２が備えるモニタにおいて、当該画像データを表示するように制御する。

なお、上述した「入力部３１」は、特許請求の範囲に記載の「入力手段」に対応し、「第一データ収集部１５」および「第二データ収集部１６」は、同じく「データ収集手段」に対応し、「前処理部３４」は、同じく「前処理手段」に対応し、「再構成補助処理部３６」および「画像再構成部３７」は、同じく「画像再構成手段」に対応し、「システム制御部３９」は、同じく「制御手段」に対応する。

ここで、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、上述したように被検体を透過したＸ線の強度分布を示す投影データ群に基づいて画像を再構成するが、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化することが可能となることに主たる特徴がある。

この主たる特徴について、図２〜図１３を用いて説明する。図２は、第一の画像再構成法を説明するための図であり、図３は、第二の画像再構成法を説明するための図であり、図４および図５は、第一収集部、第二収集部、前処理部および投影データ記憶部の間におけるデータ伝送を説明するための図であり、図６は、投影データ記憶部を説明するための図であり、図７は、前処理部、投影データ記憶部および再構成補助処理部の間におけるデータ転送を説明するための図であり、図８は、前処理部から再構成補助処理部を介した画像再構成部へのデータ伝送を説明するための図であり、図９は、画像再構成部を説明するための図であり、図１０は、画像再構成部から再構成補助処理部へのデータ伝送を説明するための図であり、図１１は、再構成補助処理部から画像記憶部へのデータ伝送を説明するための図であり、図１２および図１３は、第二の画像再構成法によって再構成された３次元画像の格納形式および表示形式について説明するための図である。

ここで、第一の画像再構成法および第二の画像再構成法について改めて、図２および図３を用いて説明する。

寝台駆動部２１により天板２２を移動させながら架台回転部１２を連続して回転させるヘリカルスキャンにより画像を再構成する第一の画像再構成法においては、Ｘ線検出器１４の検出素子列それぞれにおいて検出されたＸ線強度分布データから生成された列単位で組み合わされた投影データから画像を再構成する。例えば、第一の画像再構成法において、３２０列のうち中央に位置する６４列の検出素子列によりＸ線強度分布データ群が検出され投影データ群が生成された場合について説明する。

すなわち、第一の画像再構成法においては、Ｚ軸方向における２次元断面を、断面の位置を変えて次々と再構成することにより、３次元領域における画像を再構成する。１つの位置の断面の画像を再構成するには、検出器の全ての列の投影データは必要無く、逆投影処理に必要となる一部の列の投影データがあればよい。このため、架台回転部１２が回転する間にＸ線管１３が照射したすべてのＸ線照射方向（全ビュー）分の投影データ群を列単位で分割し、例えば、図２に示すように、「１〜２０列目における全ビュー分の投影データ群」、「２〜２１列目における全ビュー分の投影データ群」、「３〜２２列目における全ビュー分の投影データ群」、「４〜２３列目における全ビュー分の投影データ群」といったように２０列単位の全ビュー分の投影データ群に対して重み付け処理を行なった後、逆投影処理を行なって、断層画像が再構成される。この再構成を繰り返して複数の断層画像を生成することにより、３次元画像を生成する。

ヘリカルスキャンによって画像を再構成する場合、被検体Ｐに対してＸ線管１３およびＸ線検出器１３を相対的にＺ軸方向に移動しながらスキャンを行なう。スキャンと同時に、またはスキャン後短時間で画像を表示するためには、スキャンの全てが終了してから再構成を行うより、上述したように、必要な投影データが収集されて再構成が可能になった断面の画像を順次行なう方が、スキャン後に画像を表示するまでの時間を短くすることができる。

一方、被検体Ｐの位置を固定したままで架台回転部１２を１回転または連続回転させて撮影を行なうコンベンショナルスキャンにより画像を再構成する第二の画像再構成法（ボリューム再構成法）においては、Ｘ線管１３から照射されたＸ線照射方向それぞれにおいて複数の検出素子列すべてで検出されたＸ線照射方向単位の投影データから画像を再構成する。その際、第二の画像再構成法では、第一の画像再構成法のように、２次元断面の画像を順次再構成するのではなく、３次元領域の画像の各画素に対する逆投影処理を同時に行なって３次元領域の画像を再構成する。すなわち、１ビューの複数列の投影データに対して所定の重み付け処理を行なった後、それらを３次元領域の画像の各画素に対して逆投影処理を行なう。この処理を、再構成に必要な角度範囲分のビューについて順次繰り返すことにより、３次元領域の画像を再構成する。

なお、以下では、第二の画像再構成法において、架台回転部１２を１回転させて撮影を行なうコンベンショナルスキャンにより画像を再構成する場合について説明するが、本発明は、架台回転部１２を連続回転させて撮影を行なうコンベンショナルスキャンにより画像を再構成する場合であっても適用可能である。

すなわち、第二の画像再構成法においては、Ｘ線管１３からファン角およびコーン角を持って広がって発生されるＸ線を被検体Ｐに対して多方向から照射し、Ｘ線強度分布データをＸ線検出器１４によって検出する。

そして、第一の画像再構成法においては、例えば、図３に示すように、Ｘ線照射方向（ビュー）ごとに３２０列すべての検出素子列（画像再構成に必要な列）が検出したビュー単位のＸ線強度分布データ群から生成されたビュー単位の投影データ群ごとに３次元画像を９００個再構成し、これらを合成して、９００ビュー数分のＸ線強度分布データに基づく３次元画像を再構成する。

上記した第一の画像再構成法および第二の画像再構成法のいずれかの再構成設定条件が、入力部３１を介してシステム制御部３９に入力された場合、システム制御部３９は、第一データ収集部１５によって生成された投影データ群を、入力された再構成設定条件に応じて、列単位またはＸ線照射方向単位で並べ替えて前処理部３４に分配して伝送するように、スキャン制御部３３を介して第二データ収集部１６を制御する。これについて、図４および図５を用いて説明する。

なお、以下では、Ｘ線検出器１４の全検出素子列数が「ｎ」であるとして説明する。また、第一の画像再構成法におけるヘリカルスキャンにおいて用いられる検出素子列数が「４ｋ」であり、第二の画像再構成法におけるコンベンショナルスキャンにおいて用いられる検出素子列数が「ｎ」であるとして説明する。

すなわち、入力部３１を介してシステム制御部３９に入力された再構成設定条件が第一の画像再構成法である場合、システム制御部３９は、第一データ収集部１５によって生成された投影データ群を、列単位で並べ替えて前処理部３４に分配して伝送するように第二データ収集部１６を制御する。

具体的には、図４に示すように、第一データ収集部１５は、高速度な処理を実行するＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）を搭載し、このＦＰＧＡは、Ｘ線検出器１４が検出したＸ線強度分布データ群を収集し、収集したＸ線強度分布データ群に対して増幅処理やＡ／Ｄ変換処理などを行なって投影データ群を生成する。そして、第一データ収集部１５に搭載されるＦＰＧＡは、生成した投影データ群を、自身が備える高速伝送用Ｉ／Ｆを介して、高速データ伝送用経路により、第二データ収集部１６に送信する。

第二データ収集部１６は、図４に示すように、第一データ収集部１５に搭載されるＦＰＧＡと同じ処理能力を持つＦＰＧＡを搭載し、このＦＰＧＡには、同じく高速伝送用Ｉ／Ｆが備えられる。さらに、第二データ収集部１６は、当該ＦＰＧＡの処理前後のデータを格納するための大容量の外部メモリであるＤＤＲ（ＤｏｕｂｌｅＤａｔａＲａｔｅ）を複数備え、これら複数のＤＤＲは、ＦＰＧＡに接続される。

第二データ収集部１６に搭載されるＦＰＧＡは、自身が備える高速伝送用Ｉ／Ｆを介して第一データ収集部１５から、ヘリカルスキャンにより収集された投影データ群を受信し、受信した「４ｋ」列分の投影データ群を、例えば、奇数番号列の全ビュー分の投影データ群と、偶数番号列の全ビュー分の投影データ群といったように複数に分割して複数のＤＤＲに分割して格納する。これにより、第二データ収集部１６に搭載されるＦＰＧＡは、２つのＤＤＲに格納された列単位に並べ替えられた投影データ群が、自身が備えるもう１つの高速伝送用Ｉ／Ｆを介して前処理部３４へ送信されるように調整する。なお、図４においては、第二データ収集部１６に２つのＤＤＲを備えられている場合が示されているが、本発明において、第二データ収集部１６に備えられるＤＤＲの数は、２つに限定されるものではなく、３つ以上である場合であってもよい。

前処理部３４には、図４に示すように、４つのＣＰＵが搭載され、これらのＣＰＵには、高速伝送用Ｉ／Ｆがそれぞれ備えられる。なお、これらの高速伝送用Ｉ／Ｆは、第一データ収集部１５や第二データ収集部１６が搭載するＦＰＧＡが備えるものと同じものであり、前処理部３４に搭載される４つのＣＰＵそれぞれは、それぞれが備える高速伝送用Ｉ／Ｆを介して、第二データ収集部１６から「ｋ」列を１単位とする投影データ群を受信する。

すなわち、図４に示すように、前処理部３４に搭載される４つのＣＰＵそれぞれは、「４ｋ」列の投影データのうち、「＃１〜＃ｋ」列、「＃ｋ＋１〜＃２ｋ」列、「＃２ｋ＋１〜＃３ｋ」列、「＃３ｋ＋１〜＃４ｋ」列といったように「ｋ」列分の投影データをそれぞれ受信し、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正などの補正処理を行なって列単位で補正処理済み投影データ群を生成する。

そして、図４に示すように、前処理部３４に搭載される４つのＣＰＵそれぞれは、生成した「ｋ」列分の補正処理済み投影データ群それぞれを、自身が備えるＣＰＵ−ＲＡＩＤ伝送用Ｉ／Ｆを介して、汎用のデータ伝送経路（例えば、ファイバーチャネル）により、投影データ記憶部３５に搭載される４つのＲＡＩＤ（ＲｅｄｕｎｄａｎｔＡｒｒａｙｏｆＩｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅＤｉｓｋｓ）それぞれに格納する。

一方、入力部３１を介してシステム制御部３９に入力された再構成設定条件が第二の画像再構成法である場合、システム制御部３９は、第一データ収集部１５によって生成された投影データ群を、Ｘ線照射方向単位（ビュー単位）で並べ替えて前処理部３４に分配して伝送するように第二データ収集部１６を制御する。

具体的には、図５に示すように、第一の画像再構成法と同様に、第一データ収集部１５のＦＰＧＡは、Ｘ線検出器１４が検出したＸ線強度分布データ群を収集し、収集したビュー単位のＸ線強度分布データ群から投影データ群を生成し、第二データ収集部１６に搭載されるＦＰＧＡは、自身が備える高速伝送用Ｉ／Ｆを介して第一データ収集部１５から、コンベンショナルスキャンによって収集された投影データ群を受信する。そして、第二データ収集部１６に搭載されるＦＰＧＡは、図５に示すように、受信した「ｎ」列分投影データ群を、ビュー単位ごとに、例えば、「＃０〜＃ｎ/２−１」列の投影データ群と、「＃ｎ/２〜＃ｎ−１」列の投影データ群との、「ｎ／２」列分ずつといったように複数に分割して複数のＤＤＲに分割して格納する。これにより、第二データ収集部１６に搭載されるＦＰＧＡは、複数のＤＤＲに格納されたビュー単位に並べ替えられた投影データ群が、自身が備えるもう１つの高速伝送用Ｉ／Ｆを介して前処理部３４へ送信されるように調整する。なお、図５に示す第二データ収集部１６は、図４と同じものであり、図５においても、第二データ収集部１６に２つのＤＤＲを備えられている場合が示されているが、上述したように、本発明において、第二データ収集部１６に備えられるＤＤＲの数は、２つに限定されるものではなく、３つ以上である場合であってもよい。また、第一の画像再構成法を実行する場合と第二の画像再構成法を実行する場合とで、使用するＤＤＲの数は、任意に変更可能である。

そして、図５に示すように、前処理部３４に搭載される４つのＣＰＵは、それぞれが備える高速伝送用Ｉ／Ｆを介して、第二データ収集部１６から「ｍ」ビューを１単位とする投影データ群それぞれ受信する。

すなわち、図５に示すように、前処理部３４に搭載される４つのＣＰＵそれぞれは、９００ビューの投影データのうち、「＃０〜＃ｍ−１」ビュー、「＃ｍ〜＃２ｍ−１」ビュー、「＃２ｍ〜＃３ｍ−１」ビュー、「＃３ｍ〜＃４ｍ−１」ビューといったように、「ｍ」ビューの投影データ群をそれぞれ受信して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正などの補正処理を行なってビュー単位で補正処理済み投影データ群を生成する。

そして、図５に示すように、前処理部３４に搭載される４つのＣＰＵそれぞれは、生成した「ｍ」ビューそれぞれの補正処理済み投影データ群を、自身が備えるＣＰＵ−ＲＡＩＤ伝送用Ｉ／Ｆを介して、汎用のデータ伝送経路により、投影データ記憶部３５に搭載される４つのＲＡＩＤそれぞれに格納する。

ここで、システム制御部３９は、第二データ収集部１６によって行なわれた並べ替え処理が列単位であるかビュー単位であるかを示す並べ替え情報を付与したうえで、生成した補正処理済み投影データ群を投影データ記憶部３５に格納するように前処理部３４を制御する。これについて、図６を用いて説明する。

例えば、システム制御部３９は、図６の（Ａ）に示すように、第二データ収集部１６によって行なわれた並べ替え処理がヘリカルスキャンによる第一の画像再構成法に基づく列単位である場合は、生成した補正処理済み投影データに「ヘリカルスキャン」の付帯情報を付与したえうえで、生成した補正処理済み投影データ群を投影データ記憶部３５に格納するように前処理部３４を制御する。

また、システム制御部３９は、図６の（Ｂ）に示すように、第二データ収集部１６によって行なわれた並べ替え処理がコンベンショナルスキャンによる第二の画像再構成法に基づく列単位である場合は、生成した補正処理済み投影データに「コンベンショナルスキャン」の付帯情報を付与したえうえで、生成した補正処理済み投影データ群を投影データ記憶部３５に格納するように前処理部３４を制御する。

さらに、システム制御部３９は、投影データ記憶部３５が記憶する補正処理済み投影データ群の表示要求が入力部３１を介して入力された場合は、対応する並べ替え情報（「ヘリカルスキャン」または「コンベンショナルスキャン」を、当該補正処理済み投影データ群とともに表示するように制御する。

これにより、例えば、投影データ記憶部３５に格納された補正処理済み投影データ群から、再度、再構成補助処理部３６および画像再構成部３７にて画像を再構成する指示が入力部３１を介して操作者から入力された場合も、再構成補助処理部３６および画像再構成部３７は、並べ替え情報を参照して対応する画像再構成法によって画像を再構成することが可能となる。

また、例えば、投影データ記憶部３５に格納された補正処理済み投影データ群を「ヘリカルスキャン」の並べ替え情報とともに参照した管理者が、第一の画像再構成法における再構成条件（例えば、列単位の投影データから再構成される断面画像の分解能）を変更して再度、画像を再構成するといった判断を行なうことが可能となる。

続いて、前処理部３４に搭載される４つのＣＰＵそれぞれは、図７に示すように、投影データ記憶部３５に搭載される４つのＲＡＩＤそれぞれから、格納した補正処理済み投影データ群を読み出して、再構成補助処理部３６に送信する。

ここで、前処理部３４は、図７に示すように、高速伝送用Ｉ／Ｆおよび並列処理伝送用Ｉ／Ｆを備える。前処理部３４は、システム制御部３９の制御に基づいて、再構成設定条件が第一の画像再構成法である場合、「ｋ」列分それぞれの補正処理済み投影データ群をＣＰＵ間伝送用Ｉ／Ｆから並列処理伝送用Ｉ／Ｆにより分割して再構成補助処理部３６に送信する。

また、前処理部３４は、システム制御部３９の制御に基づいて、再構成設定条件が第二の画像再構成法である場合、「ｍ」ビュー分それぞれの補正処理済み投影データ群をＣＰＵ間伝送用Ｉ／Ｆから高速伝送用Ｉ／Ｆにより一括して再構成補助処理部３６に送信する。

以上が、２つの画像再構成法に対応した画像再構成処理前までの投影データに関する処理となる。なお、入力部３１によって操作者から入力された再構成設定条件が変更された場合、変更された再構成設定条件に応じて、第二データ収集部１６は、投影データ群を変更して並べ替えて分配する。これにより、例えば、ヘリカルスキャンによって収集した投影データ群から、第一の画像再構成法ではなく、コンベンショナルスキャンにおいて用いられる第二の画像再構成法によって３次元画像を再構成すると変更された場合でも、Ｘ線ＣＴ装置内で対応することができる。

また、本実施例では、架台装置１０、すなわち、第二データ収集部１６にて投影データ群の列単位またはビュー単位での並べ替えが実行される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コンソール装置３０にて投影データ群の列単位またはビュー単位での並べ替えが実行される場合であってもよい。

すなわち、第二データ収集部１６は、第一データ収集部１５によって生成された投影データ群を単純に２つ分割して２つのＤＤＲに格納したのちに、データ伝送の速度を調整しながら前処理部３４に送信する。そして、前処理部３４に搭載される４つのＣＰＵそれぞれは、受信した投影データ群を補正処理済み投影データ群としたのち、図７に示すＣＰＵ間伝送用Ｉ／Ｆを介して、再構成設定条件に応じて補正処理済み投影データ群を列単位またはビュー単位にて並べ替えて投影データ記憶部３５に格納する。このように、ＣＰＵ間伝送用Ｉ／Ｆを用いることで、コンソール装置３０にて、２つの画像再構成法に対応した画像再構成処理前までの投影データの並べ替え処理を実行することができる。

また、前処理部３４によって並べ替え処理を行なう場合でも、入力部３１によって操作者から入力された再構成設定条件が変更された場合、変更された再構成設定条件に応じて、前処理部３４は、補正処理済み投影データ群を変更して並べ替えて分配する。これによっても、例えば、ヘリカルスキャンによって収集した投影データ群から、第一の画像再構成法ではなく、コンベンショナルスキャンにおいて用いられる第二の画像再構成法によって３次元画像を再構成すると変更された場合でも、Ｘ線ＣＴ装置内で対応することができる。

また、本発明は、第二データ収集部１６および前処理部３４の両者で、データの並べ替えを行なうように設定することも可能である。これにより、入力部３１によって操作者から入力された再構成設定条件が変更された場合のタイミングに対応して、第二データ収集部１６または前処理部３４にて、変更された再構成設定条件に応じたデータの並べ替え処理を変更して実行することが可能となる。また、コンソール装置３０は、架台装置１０が収集した投影データ群を受信して補正処理済み投影データを格納後に、架台装置１０がオフとなったとしても、架台装置１０と独立して並べ替え処理を行なって、再構成設定条件に応じた画像再構成処理を実行することができる。

なお、入力部３１によって操作者から入力された再構成設定条件が変更された場合、変更された再構成設定条件に応じて、投影データ記憶部３５が記憶する補正処理済み投影データ群を変更して並べ替えるとともに、並べ替え情報も変更する。これにより、再構成補助処理部３６および画像再構成部３７は、並べ替え情報を参照して対応する画像再構成法によって確実に画像を再構成することができる。

以下では、２つの画像再構成法に対応した画像再構成処理に関する処理について、図８〜１３を用いて説明する。

再構成補助処理部３６および画像再構成部３７は、並列処理伝送用Ｉ／Ｆを介して列単位で分割して分配された補正処理済み投影データ群に対しては、システム制御部３９の制御に基づいて、第一の画像再構成法を並列して実行する。

一方、再構成補助処理部３６および画像再構成部３７は、高速伝送用Ｉ／Ｆを介してビュー単位で一括して分配された補正処理済み投影データ群に対しては、システム制御部３９の制御に基づいて、第二の画像再構成法を一括して実行する。

再構成補助処理部３６は、図８に示すように、前処理部３４の高速転送用Ｉ／Ｆと高速データ伝送用経路を介して接続される高速転送用Ｉ／Ｆを有する１つのＣＰＵと、前処理部３４の並列処理伝送用Ｉ／Ｆと複数の分岐した汎用のデータ伝送経路を介して接続される並列処理伝送用Ｉ／Ｆを有する複数のＣＰＵとが備えられる。

再構成補助処理部３６に搭載される並列処理伝送用Ｉ／Ｆを有する複数のＣＰＵそれぞれは、システム制御部３９の制御に基づいて、前処理部３４から受信した列単位の（「ｋ」列分の）補正処理済み投影データ群を並列して前処理することで、列単位の前処理済み投影データ群をそれぞれ生成し、並列処理伝送用Ｉ／Ｆにより画像再構成部３７にある並列処理伝送用Ｉ／Ｆに対して送信する。

また、再構成補助処理部３６に搭載される高速転送用Ｉ／Ｆを有する１つのＣＰＵは、システム制御部３９の制御に基づいて、前処理部３４から受信したビュー単位の（「ｍ」ビュー分の）補正処理済み投影データ群を一括して前処理することで、ビュー単位の前処理済み投影データ群を生成し、高速データ伝送用経路により画像再構成部３７にある高速伝送用Ｉ／Ｆに対して送信する。なお、高速転送用Ｉ／Ｆを有するＣＰＵは、並列処理伝送用Ｉ／Ｆを有するＣＰＵと比較して処理能力の高いＣＰＵが選択される。

画像再構成部３７は、図８に示すように、再構成補助処理部３６の高速転送用Ｉ／Ｆと高速データ伝送用経路を介して接続される高速転送用Ｉ／Ｆを有するＦＰＧＡ基板が複数搭載され、再構成補助処理部３６の並列処理転送用Ｉ／Ｆと汎用のデータ伝送経路を介して接続される並列処理転送用Ｉ／Ｆを有するＦＰＧＡが複数搭載される。

ここで、図８に示すＦＰＧＡは、上述した第一データ収集部１５および第二データ収集部１６で説明したＦＰＧＡと同じものであり、図８に示すＦＰＧＡ基板は、上述した第一データ収集部１５および第二データ収集部１６で説明したＦＰＧＡが複数配列されたものである。

また、再構成補助処理部３６に搭載される４つのＣＰＵそれぞれの高速伝送用Ｉ／Ｆと、画像再構成部３７にある高速伝送用Ｉ／Ｆとは、上述した第一データ収集部１５、第二データ収集部１６および前処理部３４において備えられる高速伝送用Ｉ／Ｆと同じものである。また、再構成補助処理部３６と画像再構成部３７との間のデータ伝送に用いられる高速データ伝送用経路は、第一データ収集部１５と第二データ収集部１６との間のデータ伝送、および、第二データ収集部１６と前処理部３４との間のデータ伝送に用いられる高速データ伝送用経路と同じものである。

なお、再構成補助処理部３６における並列処理伝送用Ｉ／Ｆを有する複数のＣＰＵおよび画像再構成部３７における並列処理転送用Ｉ／Ｆを有する複数のＦＰＧＡは、特許請求の範囲に記載の「第一の画像再構成手段」に対応する。また、再構成補助処理部３６における高速転送用Ｉ／Ｆを有する１つのＣＰＵおよび画像再構成部３７における高速転送用Ｉ／Ｆを有する複数のＦＰＧＡ基板は、同じく「第二の画像再構成手段」に対応する。

画像再構成部３７に搭載される並列処理転送用Ｉ／Ｆを有する複数のＦＰＧＡそれぞれは、システム制御部３９の制御に基づいて、再構成補助処理部３６から受信した複数列分の前処理済み投影データ群から並列再構成処理により、第一の画像再構成法にて複数列分の部分画像としての断面画像をそれぞれ生成する。

また、画像再構成部３７に搭載される高速転送用Ｉ／Ｆを有する複数のＦＰＧＡ基板は、システム制御部３９の制御に基づいて、再構成補助処理部３６から受信した複数ビュー分の前処理済み投影データ群から一括再構成処理により、第二の画像再構成法にて複数ビュー分の部分画像としての３次元画像を生成する。

ここで、画像再構成部３７は、第二の画像再構成法を行なう場合、複数ビュー分の前処理済み投影データ群を、重み付けが同一となる断面単位で一括して逆投影して部分画像としての３次元画像を生成する。

例えば、第二の画像再構成法にて「５１２×５１２×５１２」画素からなる３次元画像を再構成するためには、「５１２×５１２×５１２」それぞれの画素に対して逆投影されるビュー単位の前処理済み投影データ群に対してそれぞれ重み付けを行なって補間処理をする必要がある。

第一の画像再構成法（すなわち、ヘリカルスキャンによる画像再構成法）においては、列単位の前処理済み投影データ群をそれぞれ読み込んで、被検体Ｐの体軸方向、すなわち、Ｚ軸方向に沿って、ＸＹ平面の断層画像をそれぞれ再構成していた。この場合、図９に示すように、同じＺ座標にあるＸＹ平面上に逆投影されるデータに対する重み付けは、「５１２×５１２」画素のすべてで異なっており、Ｚ座標が変わるたびに、重み付けのデータを読み出して補間処理を行ない、逆投影処理を行なう必要がある。このため、再構成補助処理部３６および画像再構成部３７は、第一の画像再構成法を並列処理により実行することで、再構成速度を最適化する。

しかし、第二の画像再構成法（すなわち、コンベンショナルスキャンによる３次元画像再構成法）においては、断層画像を再構成するのではなく、複数ビュー分の投影データがすべて読み込まれていることから、複数ビュー分の投影データを一括して逆投影して、「５１２×５１２×５１２」画素からなる複数ビュー分の部分画像としての３次元画像を生成することができる。

その際、図９に示すように、「同じＸ座標にあるＹＺ平面上に逆投影されるデータに対する重み付けは同じ」であり、また、「同じＹ座標にあるＸＺ平面上に逆投影されるデータに対する重み付けは同じ」である。すなわち、ＹＺ平面あるいはＸＺ平面における重み付けのデータを一度、読み出してしまえば、「５１２枚のＹＺ平面の断層画像すべて」を、あるいは「５１２枚のＸＺ平面の断層画像すべて」をまとめて重み付けを行なって補間処理を行ない、逆投影することで複数ビュー分の部分画像としての３次元画像の生成を高速で一括して行なうことができ、第二の画像再構成法における３次元画像の再構成速度を最適化することができる。

具体的には、第二の画像再構成法を行なう複数のＦＰＧＡ基板は、重み付けが同一となる断面単位で一括して逆投影して生成された９００個のビュー分に対応する部分画像としての３次元画像をそれぞれ合成して、９００ビュー数分のＸ線強度分布データすべてに基づく３次元画像を再構成する。なお、第二の画像再構成法を行なう複数のＦＰＧＡ基板は、生成した部分画像を、自身が備える複数のＤＤＲに順次格納し、また、複数のＤＤＲから部分画像を順次読み出して部分画像の合成を行なう。

第一の画像再構成法または第二の画像再構成法による画像再構成処理を終了した画像再構成部３７は、図１０に示すように、システム制御部３９の制御に基づいて、画像伝送用Ｉ／Ｆを介して、汎用のデータ伝送経路（例えば、ＰＣＩｅｘｐｒｅｓｓ：ピーシーアイエクスプレス）により、再構成された断面画像または３次元画像を再構成補助処理部３６に送信する。なお、図１０に示すように、第一の画像再構成法を行なう複数のＦＰＧＡそれぞれは、再構成補助処理部３６に搭載される第一の画像再構成法用の複数のＣＰＵそれぞれに対して生成した断層画像を送信する。また、図１０に示すように、第二の画像再構成法を行なう複数のＦＰＧＡ基板は、システム制御部３９の制御に基づいて、再構成補助処理部３６に搭載される第二の画像再構成法用の１つのＣＰＵに対して３次元画像を送信する。

そして、再構成補助処理部３６は、図１０に示すように画像伝送用Ｉ／Ｆを介して、画像再構成部３７から再構成された断面画像または３次元画像を受信し、アーチファクトの補正処理や、操作者の指示に基づく画像処理などの後処理を行なう。なお、画像再構成部３７に搭載される第一の画像再構成法用のＣＰＵにおいては、アーチファクトの補正処理ののち、複数の断層画像を合成することで、３次元画像が生成される。

そして、図１１に示すように、再構成補助処理部３６に搭載される第一の画像再構成法用の複数のＣＰＵのうち設定された１つのＣＰＵは、システム制御部３９の制御に基づいて、複数の断層画像を合成した３次元画像または、当該３次元画像から生成されたレンダリング画像を、画像伝送用Ｉ／Ｆを介して画像記憶部３８に送信し、画像記憶部３８は、受信した画像データを記憶する。

また、図１１に示すように、再構成補助処理部３６に搭載される第二の画像再構成法用の１つのＣＰＵは、システム制御部３９の制御に基づいて、３次元画像または、当該３次元画像から生成されたレンダリング画像を、画像伝送用Ｉ／Ｆを介して画像記憶部３８に送信し、画像記憶部３８は、受信した画像データを記憶する。

そして、画像記憶部３８によって記憶された画像データは、システム制御部３９による制御に従って、表示部３２にて表示される。

ここで、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置にて用いられる高速データ伝送用経路について説明する。「第一データ収集部１５から第二データ収集部１６」、「第二データ収集部１６から前処理部３４」および「再構成補助処理部３６から画像再構成部３７」における高速データ伝送用経路は、例えば、１ＧＢ／ｓｅｃの伝送速度をもつ伝送用経路が用いられる。さらに、高速データ伝送用経路を用いたデータ伝送においては、データ送信エラーに対応したデータの再送信処理や、ビュー単位のデータが一括して送信されるための時間調整処理が、送受信される機能ブロック間で行なわれる。

さて、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、第二の画像再構成法によって再構成された３次元画像を後処理して画像記憶部３８に格納し、格納した３次元画像を表示部３２にて表示するが、第二の画像再構成法によって再構成された３次元画像の格納および表示処理を円滑に実行するために、以下で説明する処理を行なう。

入力部３１は、操作者から再構成設定条件とともに「投影データの収集時における有効視野の直径および体軸方向の長さからなる収集範囲」を受け付けてシステム制御部３９に入力する。

そして、システム制御部３９は、入力された再構成設定条件がコンベンショナルスキャンによる第二の画像再構成法である場合、「第二の画像再構成法」ともに入力された収集範囲に応じて所定のサイズからなる設定立方体枠を設定する。例えば、システム制御部３９は、有効視野の直径の大きさに応じて、１辺（Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸）の画素数が「３２，６４，１２８，２５６，５１２，１０２４」などの３２の倍数からなる設定立方体枠を設定する。なお、以下では、図１２の（Ａ）に示すように、「５１２×５１２×５１２」の設定立方体枠が設定された場合について説明する。

そして、システム制御部３９は、「５１２×５１２×５１２」の設定立方体枠からなる画像データを格納するために必要とされるメモリ量を予め画像記憶部３８にて用意しておき、さらに、「５１２×５１２×５１２」の設定立方体枠からなる画像データを表示するために必要とされるメモリ量を予め表示部３２にて用意しておく。

そして、システム制御部３９は、再構成補助処理部３６が、画像再構成部３７が再構成した第二の再構成法による３次元画像を「５１２×５１２×５１２」の設定立方体枠にはめ込んだうえで画像記憶部３８に予め用意されたメモリ空間に格納するように制御する。

そして、システム制御部３９は、第二の再構成法により再構成された３次元画像の表示要求が入力部３１を介して入力された場合、画像記憶部３８に格納された「５１２×５１２×５１２」の設定立方体枠にはめ込まれた当該３次元画像を、表示部３２に予め容易されたメモリ空間にて表示するように制御する。

ここで、システム制御部３９が制御する再構成補助処理部３６による３次元画像の設定立方体枠へのはめ込み処理について具体的に説明する。

システム制御部３９は、図１２の（Ｂ）に示すように、投影データ収集時における有効視野（ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄｏｆｖｉｅｗ）の直径（ＦＯＶ径）が体軸方向の長さ（すなわち、Ｚ軸撮影範囲）より大きい第一の場合、当該ＦＯＶ径が「５１２×５１２×５１２」の設定立方体枠の一辺となるように再構成補助処理部３６を制御する。すなわち、システム制御部３９は、第一の場合、ＦＯＶ径を優先した立方体枠に画像再構成部３７によって再構成された３次元画像をはめ込むように再構成補助処理部３６を制御する。

また、システム制御部３９は、図１２の（Ｃ）に示すように、投影データ収集時におけるＺ軸撮影範囲がＦＯＶ径より大きい第二の場合、当該Ｚ軸撮影範囲が「５１２×５１２×５１２」の設定立方体枠の一辺となるように画像再構成部３７を制御する。すなわち、システム制御部３９は、第二の場合、Ｚ軸撮影範囲を優先した立方体枠に画像再構成部３７によって再構成された３次元画像をはめ込むように再構成補助処理部３６を制御する。

また、システム制御部３９は、投影データ収集時におけるＦＯＶ径とＺ軸撮影範囲とが一致する場合、「５１２×５１２×５１２」の設定立方体枠に画像再構成部３７によって再構成された３次元画像をそのままはめ込むように再構成補助処理部３６を制御する。

なお、システム制御部３９は、図１２の（Ｂ）や（Ｃ）に示す再構成画像の範囲外（白抜きの部分）に対応する画素に対しては、水のＣＴ値「０」や空気のＣＴ値「−１０２４」をパディング（Ｐａｄｄｉｎｇ）することにより、画像再構成部３７によって再構成された３次元画像を設定立方体枠にはめ込むように再構成補助処理部３６を制御する。

さらに、第二の画像再構成法において用いられる設定立方体枠は、以下に示す場合においても適用される。

具体的には、上述した第二の場合によって設定立方体枠にはめ込まれた３次元画像を参照した操作者により当該３次元画像の分割表示要求が入力部３１を介して入力された場合、システム制御部３９は、図１３の（Ａ）に示すように、当該分割表示要求にて指定された分割表示中心ポイントが中心となり、ＦＯＶ径を「５１２×５１２×５１２」の設定立方体枠の一辺とした画像が当該３次元画像から切り取られるように再構成補助処理部３６を制御する。すなわち、システム制御部３９は、ＦＯＶ径を優先した立方体枠に画像再構成部３７によって再構成された３次元画像を切り取ってはめ込むように再構成補助処理部３６を制御する。そして、システム制御部３９は、「５１２×５１２×５１２」の設定立方体枠にはめ込まれた分割画像が、表示部３２にて表示されるように制御する。

また、上述した第二の場合によって設定立方体枠にはめ込まれた３次元画像を参照した操作者により当該３次元画像の拡大表示要求が入力部３１を介して入力された場合、システム制御部３９は、図１３の（Ｂ）に示すように、当該拡大表示要求にて指定された拡大領域を、当該設定立方体枠まで拡大処理するように再構成補助処理部３６を制御する。そして、システム制御部３９は、「５１２×５１２×５１２」の設定立方体枠にはめ込まれた拡大画像が、表示部３２にて表示されるように制御する。

続いて、図１４を用いて、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の処理の流れについて説明する。図１４は、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の処理を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、投影データ群の画像再構成法に応じた並べ替え処理が第二データ収集部１６にて行なわれ、再構成設定条件の変更が行なわれない場合について説明する。

図１４に示すように、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置は、操作者から再構成設定条件、収集範囲などを含む撮影条件が、操作者から入力部３１を介して入力されて撮影が開始されると（ステップＳ１４０１肯定）、第一データ収集部１５は、Ｘ線検出器１４によって検出されたＸ線強度分布データ群から、投影データ群を生成する（ステップＳ１４０２）。

そして、システム制御部３９は、撮影条件に含まれる再構成設定条件が、ヘリカルスキャンによる第一の画像再構成法であるかコンベンショナルスキャンによる第二の画像再構成法かを判定する（ステップＳ１４０３）。

コンベンショナルスキャンによる第二の画像再構成法である場合（ステップＳ１４０４肯定）、システム制御部３９は、ステップＳ１４０５からステップＳ１４１３に至る処理を実行するように各機能ブロックを制御する。

すなわち、第二データ収集部１６は、第一データ収集部１５から受信した投影データ群を、ビュー単位に並べ替えて前処理部３４に送信する（ステップＳ１４０５）。

そして、前処理部３４は、受信したビュー単位の投影データ群を補正処理する（ステップＳ１４０６）。なお、前処理部３４は、ビュー単位の補正処理済み投影データ群を、投影データ記憶部３５に格納する。

続いて、前処理部３４は、投影データ記憶部３５に格納したビュー単位の補正処理済み投影データ群を、ビュー単位にて再構成補助処理部３６に一括送信する（ステップＳ１４０７）。

そののち、再構成補助処理部３６は、受信したビュー単位ごとの補正処理済み投影データ群を一括して前処理し、前処理済み投影データ群を画像再構成部３７にビュー単位にて一括送信する（ステップＳ１４０８）。

さらに、画像再構成部３７は、一括して受信したビュー単位の前処理済み投影データ群を、第一の再構成法により一括再構成処理し（ステップＳ１４０９）、生成した再構成画像（３次元画像）を再構成補助処理部３６に送信する（ステップＳ１４１０）。

そして、再構成補助処理部３６は、受信した再構成画像（３次元画像）の後処理を行なう（ステップＳ１４１１）。具体的には、再構成補助処理部３６は、システム制御部３９によって収集範囲から予め設定された設定立方体枠へのはめ込み処理などを行なう。

続いて、再構成補助処理部３６は、後処理済み画像データを画像記憶部３８に格納し（ステップＳ１４１２）、表示部３２は、画像記憶部３８に格納された画像データを表示して（ステップＳ１４１３）、処理を終了する。

一方、コンベンショナルスキャンによる第二の画像再構成法でない場合、すなわち、ヘリカルスキャンによる第一の画像再構成法である場合（ステップＳ１４０４否定）、システム制御部３９は、ステップＳ１４１４からステップＳ１４２２に至る処理を実行するように各機能ブロックを制御する。

すなわち、第二データ収集部１６は、第一データ収集部１５から受信した投影データ群を、列単位に並べ替えて前処理部３４に送信する（ステップＳ１４１４）。

そして、前処理部３４は、受信した列単位の投影データ群を補正処理する（ステップＳ１４１５）。なお、前処理部３４は、列単位の補正処理済み投影データ群を、投影データ記憶部３５に格納する。

続いて、前処理部３４は、投影データ記憶部３５に格納したビュー単位の補正処理済み投影データ群を、列単位にて再構成補助処理部３６に分割して送信する（ステップＳ１４１６）。

そののち、再構成補助処理部３６は、受信した列単位ごとの補正処理済み投影データ群を並列して前処理し、前処理済み投影データ群を画像再構成部３７に列単位にて分割して送信する（ステップＳ１４１７）。

さらに、画像再構成部３７は、分割して受信した列単位の前処理済み投影データ群を、第一の再構成法により並列再構成処理し（ステップＳ１４１８）、生成した再構成画像（複数の断層画像）を再構成補助処理部３６に送信する（ステップＳ１４１９）。

そして、再構成補助処理部３６は、受信した再構成画像（複数の断層画像）の後処理を行なう（ステップＳ１４２０）。具体的には、再構成補助処理部３６は、複数の断層画像を合成して３次元画像を生成したり、生成した３次元画像からレンダリング画像を生成したりする。

続いて、再構成補助処理部３６は、後処理済み画像データを画像記憶部３８に格納し（ステップＳ１４２１）、表示部３２は、画像記憶部３８に格納された画像データを表示して（ステップＳ１４２２）、処理を終了する。

上述してきたように、本実施例では、システム制御部３９は、入力部３１を介して操作者から再構成設定条件としてヘリカルスキャンによって収集された列単位の投影データから画像を再構成する第一の画像再構成法を受け付けた場合、以下の制御処理を実行する。すなわち、第二データ収集部１６は、第一データ収集部１５から受信した投影データ群を、列単位に並べ替えて前処理部３４に送信し、前処理部３４は、受信した列単位の投影データ群を補正処理して列単位の補正処理済み投影データ群を投影データ記憶部３５に格納し、投影データ記憶部３５に格納したビュー単位の補正処理済み投影データ群を列単位にて再構成補助処理部３６に分割して送信する。再構成補助処理部３６は、受信した列単位ごとの補正処理済み投影データ群を並列して前処理し、前処理済み投影データ群を画像再構成部３７に列単位にて分割して送信し、画像再構成部３７は、分割して受信した列単位の前処理済み投影データ群を、第一の再構成法により並列再構成処理し、生成した再構成画像（複数の断層画像）を再構成補助処理部３６に送信し、再構成補助処理部３６は、受信した再構成画像（複数の断層画像）の後処理を行なって、後処理済み画像データを画像記憶部３８に格納し、表示部３２は、画像記憶部３８に格納された画像データを表示する。

また、システム制御部３９は、入力部３１を介して操作者から再構成設定条件としてコンベンショナルスキャンによって収集されたビュー単位の投影データから画像を再構成する第二の画像再構成法を受け付けた場合、以下の制御処理を実行する。すなわち、第二データ収集部１６は、第一データ収集部１５から受信した投影データ群を、ビュー単位に並べ替えて前処理部３４に送信し、前処理部３４は、受信したビュー単位の投影データ群を補正処理して、ビュー単位の補正処理済み投影データ群を投影データ記憶部３５に格納し、投影データ記憶部３５に格納したビュー単位の補正処理済み投影データ群をビュー単位にて再構成補助処理部３６に一括送信する。再構成補助処理部３６は、受信したビュー単位ごとの補正処理済み投影データ群を一括して前処理し、前処理済み投影データ群を画像再構成部３７にビュー単位にて一括送信し、画像再構成部３７は、一括して受信したビュー単位の前処理済み投影データ群を、第一の再構成法により一括再構成処理し、生成した再構成画像（３次元画像）を再構成補助処理部３６に送信し、再構成補助処理部３６は、受信した再構成画像（３次元画像）の後処理を行なって、後処理済み画像データを画像記憶部３８に格納し、表示部３２は、画像記憶部３８に格納された画像データを表示する。これにより、画像再構成法に応じたデータの伝送方式および再構成処理方式を選択することができ、上記の主たる特徴の通り、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化することが可能となる。

また、並べ替え情報を付与したうえで、補正処理済み投影データ群を格納するので、再構成補助処理部３６および画像再構成部３７は、並べ替え情報を参照して対応する画像再構成法により画像を再構成することができ、画像再構成法に応じて再構成速度を確実に最適化することが可能となる。また、投影データ記憶部３５に格納された補正処理済み投影データ群を並べ替え情報とともに参照することができるので、管理者は、再構成条件を画像再構成法に沿って変更することが可能となる。

また、本実施例によれば、画像処理用のワークステーションを設置することなく、Ｘ線ＣＴ装置単体で、２つの画像再構成に対応した画像処理を実行することが可能となる。

また、第二の画像再構成法によって再構成された３次元画像を格納および表示する際に、予め設定された設定立方体枠を用いるので、複雑なインタフェースを用いることなく、第二の画像再構成法による３次元画像の生成後における格納処理および表示処理を円滑に実行することが可能となる。また、表示された３次元画像を分割表示や拡大表示する場合でも、予め設定された設定立方体枠を用いるので、第二の画像再構成法による３次元画像の生成後における画像処理も円滑に実行することが可能となる。

なお、本実施例では、第一の画像再構成法または第二の画像再構成法を現に入力された再構成設定条件に基づいて実行する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、投影データ記憶部３５が記憶する複数の補正処理済み投影データ群に付与された並べ替え情報に応じて、複数の補正処理済み投影データ群それぞれに対して、第一の画像再構成法または第二の画像再構成法を並列して実行するように再構成補助処理部３６および画像再構成部３７をシステム制御部３９が制御する場合であってもよい。

例えば、システム制御部３９は、現時点にてヘリカルスキャンによって投影データ記憶部３５に格納された補正処理済み投影データ群に付与された並べ替え情報「ヘリカルスキャン」に応じて、第一の画像再構成法を実行するように再構成補助処理部３６および画像再構成部３７を制御する。さらに、同時期に、管理者から既にコンベンショナルスキャンによって投影データ記憶部３５に格納された補正処理済み投影データ群の画像再構成要求が入力部３１を介して入力された場合、第一の画像再構成法と並行して、指定された補正処理済み投影データ群に対して、並べ替え情報「コンベンショナルスキャン」を参照して第二の画像再構成法を実行するように再構成補助処理部３６および画像再構成部３７を制御する。

これにより、Ｘ線ＣＴ装置単体で、２種類の画像再構成法を最適化された再構成速度にて同時に実行することが可能となる。

また、本実施例では、ヘリカルスキャンによって収集された投影データ群を列単位で処理する場合を第一の画像再構成法として説明したが、例えば、６４列の検出素子列のみを用いたコンベンショナルスキャンによって収集された投影データ群を列単位で処理する場合を第一の画像再構成法とする場合でも、本発明は適用可能である。

以上のように、本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体を透過したＸ線の強度分布を示す投影データ群に基づいて画像を再構成する場合に有用であり、特に、画像再構成法に応じて再構成速度を最適化することに適する。

本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の構成を説明するための図である。第一の画像再構成法を説明するための図である。第二の画像再構成法を説明するための図である。第一収集部、第二収集部、前処理部および投影データ記憶部の間におけるデータ伝送を説明するための図（１）である。第一収集部、第二収集部、前処理部および投影データ記憶部の間におけるデータ伝送を説明するための図（２）である。投影データ記憶部を説明するための図である。前処理部、投影データ記憶部および再構成補助処理部の間におけるデータ転送を説明するための図である。前処理部から再構成補助処理部を介した画像再構成部へのデータ伝送を説明するための図である。画像再構成部を説明するための図である。画像再構成部から再構成補助処理部へのデータ伝送を説明するための図である。再構成補助処理部から画像記憶部へのデータ伝送を説明するための図である。第二の画像再構成法によって再構成された３次元画像の格納形式および表示形式について説明するための図（１）である。第二の画像再構成法によって再構成された３次元画像の格納形式および表示形式について説明するための図（２）である。本実施例におけるＸ線ＣＴ装置の処理を説明するための図である。

符号の説明

１０架台装置
１１架台固定部
１２架台回転部
１３Ｘ線管
１４Ｘ線検出器
１５第一データ収集部
１６第二データ収集部
１７高電圧発生部
１８架台駆動部
２０寝台装置
２１寝台駆動部
２２天板
３０コンソール装置
３１入力部
３２表示部
３３スキャン制御部
３４前処理部
３５投影データ記憶部
３６再構成補助処理部
３７画像再構成部
３８画像記憶部
３９システム制御部

Claims

Ｘ線を照射するＸ線管と、
複数チャンネル分のＸ線検出素子を配してなる検出素子列が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列され、前記Ｘ線管から照射され前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を被検体の周囲で回転させることにより、異なる投影方向のビューに対応する投影データ群を収集するデータ収集手段と、
前記データ収集手段によって収集された前記投影データ群に対して補正処理を行なった補正処理済み投影データ群を生成する前処理手段と、
複数のビューの補正処理済み投影データを複数の逆投影処理手段で逆投影し、前記複数の逆投影手段の出力データを合成して１つの断面画像を生成する処理を繰り返して異なる位置の断面画像を再構成することにより、前記前処理手段によって生成された前記補正処理済み投影データ群から３次元画像を生成する第一の画像再構成手段と、
１つのビューの補正処理済み投影データを３次元画像の各画素に対して逆投影する処理を複数ビュー分繰り返すことにより、前記前処理手段によって生成された前記補正処理済み投影データ群から３次元画像を生成する第二の画像再構成手段と、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
被検体を透過したＸ線の強度分布を示す投影データ群に基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、
Ｘ線を照射するＸ線管と、
複数チャンネル分のＸ線検出素子を配してなる検出素子列が前記被検体の体軸方向に沿って複数列配列され、前記Ｘ線管から照射され前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を被検体の周囲で回転させることにより、前記投影データ群を収集するデータ収集手段と、
前記データ収集手段によって収集された前記投影データ群に対して補正処理を行なった補正処理済み投影データ群を生成する前処理手段と、
前記前処理手段によって生成された前記補正処理済み投影データ群に対して、逆投影処理を行なうことにより画像を再構成する画像再構成手段と、
前記検出素子列それぞれにおいて検出されたＸ線に基づく列単位で組み合わされた投影データから画像を再構成する第一の画像再構成法、または、前記Ｘ線管から照射されたＸ線照射方向それぞれにおいて複数の前記検出素子列で検出されたＸ線に基づくＸ線照射方向単位の投影データから画像を再構成する第二の画像再構成法のいずれかを再構成設定条件として操作者から受け付けて入力する入力手段と、
前記入力手段によって入力された前記再構成設定条件に応じて、前記投影データ群、および／または、前記補正処理済み投影データ群を、列単位またはＸ線照射方向単位で並べ替えて分配するように前記データ収集手段、および／または、前記前処理手段を制御し、列単位で分配された補正処理済み投影データ群に対しては前記第一の画像再構成法を並列して実行し、Ｘ線照射方向単位で分配された補正処理済み投影データ群に対しては前記第二の画像再構成法を一括して実行するように前記画像再構成手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記制御手段は、前記入力手段によって入力された前記再構成設定条件が変更された場合、変更された再構成設定条件に応じて、前記投影データ群、および／または、前記補正処理済み投影データ群を、変更して並べ替えて分配するように前記データ収集手段、および／または、前記前処理手段を制御することを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記前処理手段によって生成された前記補正処理済み投影データ群を記憶する投影データ記憶手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記データ収集手段、および／または、前記前処理手段によって行なわれた並べ替え処理が列単位であるかＸ線照射方向単位であるかを示す並べ替え情報を付与したうえで、生成した前記補正処理済み投影データ群を前記投影データ記憶手段に格納するように前記前処理手段を制御し、
前記投影データ記憶手段が記憶する前記補正処理済み投影データ群の表示要求が前記入力手段を介して入力された場合は、対応する前記並べ替え情報を当該補正処理済み投影データ群とともに表示するように制御することを特徴とする請求項２または３に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記制御手段は、前記入力手段によって入力された前記再構成設定条件が変更された場合、変更された再構成設定条件に応じて、前記投影データ記憶手段が記憶する前記補正処理済み投影データ群を変更して並べ替えるとともに、前記並べ替え情報も変更するように前記前処理手段を制御することを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記制御手段は、前記投影データ記憶手段が記憶する複数の前記補正処理済み投影データ群に付与された前記並べ替え情報に応じて、複数の前記補正処理済み投影データ群それぞれに対して、前記第一の画像再構成法または前記第二の画像再構成法を並列して実行するように前記画像再構成手段を制御することを特徴とする請求項４または５に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記画像再構成手段によって再構成された画像を記憶する画像記憶手段をさらに備え、
前記入力手段は、前記再構成設定条件とともに、前記データ収集手段による前記投影データの収集時における有効視野の直径および体軸方向の長さからなる収集範囲を前記操作者から受け付けて入力し、
前記制御手段は、前記入力手段を介して入力された前記再構成設定条件が前記第二の画像再構成法である場合、当該再構成設定条件とともに入力された前記収集範囲に応じて設定した所定のサイズからなる設定立方体枠を設定し、再構成された画像を当該設定立方体枠にはめ込んだうえで前記画像記憶手段に格納するように前記画像再構成手段を制御し
前記画像記憶手段が記憶する画像の表示要求が前記入力手段を介して入力された場合、前記設定立方体枠にてはめ込まれた当該画像を表示するように制御することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
前記制御手段は、前記有効視野の直径が前記体軸方向の長さより大きい第一の場合、当該有効視野の直径が前記設定立方体枠の一辺となるように前記画像再構成手段によって再構成された画像をはめ込み、前記体軸方向の長さが前記有効視野の直径より大きい第二の場合、当該体軸方向の長さが前記設定立方体枠の一辺となるように前記画像再構成手段によって再構成された画像をはめ込むように前記画像再構成手段を制御することを特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
第二の場合によって前記設定立方体枠にはめ込まれた画像を参照した前記操作者により当該画像の分割表示要求が前記入力手段を介して入力された場合、前記制御手段は、当該分割表示要求にて指定された分割表示の中心位置が中心となり、前記有効視野の直径を当該設定立方体枠の一辺とした画像が当該画像から切り取られるように前記画像再構成手段を制御し、前記画像再構成手段によって切り取られた画像を表示するように制御することを特徴とする請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。
第二の場合によって前記設定立方体枠にはめ込まれた画像を参照した前記操作者により当該画像の拡大表示要求が前記入力手段を介して入力された場合、前記制御手段は、当該拡大表示要求にて指定された拡大領域を、当該設定立方体枠まで拡大した拡大画像を生成するように前記画像再構成手段を制御し、前記画像再構成手段によって生成された拡大画像を表示するように制御することを特徴とする請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。