JP2011220982A - Ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＴ値のレベル変動や不均質が少ない着目部の断面像を得る。
【解決手段】Ｘ線管１と回転軸ＲＡとの距離を変更して撮影倍率を設定し、被検体５について第一の撮影倍率で実施された第一のスキャンで得られた第一のスキャンデータと、被検体５の着目領域について第一の撮影倍率より大きな第二の撮影倍率で実施された第二のスキャンで得られた第二のスキャンデータとを入力し、再構成部９ｆを制御して、第一のスキャンデータからローパス処理を施した所定マトリックス数の着目領域の第一の断面像を作成し、第二のスキャンデータからハイパス処理を施した所定マトリックス数の着目領域の第二の断面像を作成し、第一の断面像と第二の断面像を加算して着目領域の合成断面像を作成する画像合成部９ｇとを有することを特徴とするＣＴ装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体の断面像を撮影するコンピュータ断層撮影装置（以下ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置と記載する）に関する。

従来のＣＴ装置で、回転のみを行う所謂ＲＲ（Ｒｏｔａｔｅ Ｒｏｔａｔｅ）方式（第三世代方式）と呼ばれるＣＴ装置は、放射線源から発生する放射線（Ｘ線）を被検体に向けて照射し、被検体を放射線の光軸の方向に対し交差する回転軸で放射線に対して相対的に回転させ、一回転中の所定回転位置ごとに被検体から透過してくる放射線を１次元あるいは２次元の複数検出チャンネルを有する放射線検出器で検出し、この検出器出力から被検体の断面像ないし３次元データを得る（断層撮影する）ものである。

従来例として図８に、特許文献１に記載されているＣＴ装置の構成を示す（（ａ）平面図、（ｂ）正面図）。Ｘ線管１０１と、ここから発生する角錐状のＸ線ビーム１０２を２次元の分解能で検出するＸ線検出器１０３が対向して配置され、このＸ線ビーム１０２に入るようにテーブル１０４上に載置された被検体１０５の透過像（透過データ）を得るようになっている。

テーブル１０４はＸＹ機構１０６上に配置され、ＸＹ機構１０６は回転・昇降機構１０７上に配置されている。被検体１０５の断面像を撮影する場合は、テーブル１０４を回転軸ＲＡに対し回転・昇降機構１０７により１回転させながら多数の方向について透過像を得る（スキャンと言う）。このスキャンにより得られた多数の透過像を制御処理部１０８で処理して被検体１０５の断面像（１枚ないし多数枚）を得る。

ここで、ＸＹ機構１０６は、回転軸ＲＡに対しテーブル１０４を回転軸ＲＡと直交する面内で移動させ、被検体１０５の着目部１０５ａが回転軸ＲＡ上になるように位置調整するために用いられる。

さらに、回転軸ＲＡおよびＸ線検出器１０３はシフト機構１０９によりＸ線管１０１に近づけあるいは遠ざけることができ、目的に応じて撮影倍率（＝ＦＤＤ／ＦＣＤ）を変更できるようになっている。

再構成処理の方法は、通常、角錐状のＸ線ビームの場合、非特許文献１記載の方法が用いられる。この方法は、フィルター補正逆投影法（ＦＢＰ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法）の一種で、３次元的に逆投影するものである。

図８に示す断面像視野（あるいはスキャン領域という）１１０は、テーブル１０４が回転軸ＲＡに対して１回転する間に常にＸ線検出器１０３で検出されるＸ線ビーム１０２に包含される領域と定義される。断面像視野１１０は回転軸ＲＡを軸とする略円筒状の領域であり、無理なく断面像を再構成できる領域である。なお、断面像視野１１０は、撮影倍率を上げると、これに反比例して直径と高さが小さくなる。

ところで、特許文献１に記載されているように、被検体１０５の一部を拡大して断層撮影する手法が知られている（以下、ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ：着目領域）スキャンという）。この断層撮影では、図８（ａ）に示すように、断面像視野１１０を小さくし、被検体１０５の着目部１０５ａがこの断面像視野１１０にちょうど収まるようにシフト機構１０９及びＸＹ機構１０４を位置決めする。これにより、着目部１０５ａの空間分解能の高い拡大断面像を得ることができる。

特開２００２−３１０９４３号公報 Ｌ．Ａ．Ｆｅｌｄｋａｍｐ，Ｌ．Ｃ．Ｄａｖｉｓ ａｎｄ Ｊ．Ｗ．Ｋｒｅｓｓ，Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｃｏｎｅ−ｂｅａｍ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ／Ｖｏｌ．１，Ｎｏ．６／Ｊｕｎｅ１９８４

従来のＲＯＩスキャンでは、断面像視野１１０の半径方向に対し、被検体１０５がはみ出すことが起こる。図９は被検体１０５がはみ出した時の投影データを示す。はみ出しにより、透過データを対数変換した投影データ１１１において、回転平面に沿ったｎ方向の両端部がエアー値０になる前に打ち切られることが生じる。ＦＢＰ法により、この投影データ１１１にｎ方向の高周波強調フィルタリングをした後、逆投影して断面像を再構成するわけだが、途中で打ち切られる投影データ１１１に対しフィルタリングを実施することで、直流成分がはみ出し具合により変動を起こす。この影響で、断面像の低周波成分が十分再現されず、ＣＴ値（断面像の画素値）の画面全体のレベル変動や画面内での不均質がおこるという問題がある。

ＣＴ値のレベル変動や不均質は着目部における構造物の形状や寸法測定、密度測定などに支障をきたす場合があり、問題となっている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、着目部のＲＯＩスキャンを行ってもＣＴ値のレベル変動や不均質が少ない着目部の断面像が得られるＣＴ装置を提供することである。

前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明に係るＣＴ装置は、テーブル上に載置された被検体に向けて放射線を放射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出して透過像として出力する放射線検出手段と、前記放射線と交差する回転軸に対し前記テーブルと前記放射線とを相対的に回転させる回転手段と、前記回転手段と前記放射線検出手段を制御して所定の範囲で前記回転をさせつつ検出された多数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶するスキャンを実施するスキャン制御手段と、前記記憶されたスキャンデータから前記被検体の断面像を再構成する再構成手段を有するＣＴ装置において、少なくとも前記放射線源と前記回転軸との距離を変更して撮影倍率を設定する撮影倍率設定手段と、前記被検体について第一の撮影倍率で実施された第一のスキャンで得られた第一のスキャンデータと、前記被検体の着目領域について前記第一の撮影倍率より大きな第二の撮影倍率で実施された第二のスキャンで得られた第二のスキャンデータとを入力し、前記再構成手段を制御して、前記第一のスキャンデータから低周波成分通過処理を施した所定マトリックス数の前記着目領域の第一の断面像を作成し、前記第二のスキャンデータから高周波成分通過処理を施した前記所定マトリックス数の前記着目領域の第二の断面像を作成し、前記第一の断面像と前記第二の断面像を加算して前記着目領域の合成断面像を作成する画像合成手段と、を有することを要旨とする。

この構成により、低撮影倍率の第一のスキャンで断面像視野から半径方向にはみ出しの無い（あるいは少ない）被検体全体のスキャンをし、高撮影倍率の第二のスキャンで被検体の着目領域についてスキャンして、着目領域の合成断面像としては、ＣＴ値のレベル変動や不均質の少ない第一のスキャンの断面像の低周波成分（第一の断面像）と、分解能の良い第二のスキャンの断面像の高周波成分（第二の断面像）とを加算して作成するので、空間分解能が高く、かつ、ＣＴ値のレベル変動や不均質が少ない着目領域の合成断面像が得られる。

すなわち、着目領域に対して、空間分解能の高い拡大断面像を得るＲＯＩ（着目領域）スキャン（第二のスキャン）を行っても、空間分解能の高さを維持したまま、ＣＴ値のレベル変動や不均質が少ない着目領域の断面像が得られる。

前記目的を達成するため、請求項２記載の発明は、請求項１に記載のＣＴ装置において、前記テーブルを前記回転軸及び前記放射線に対し前記回転軸と直交するＸＹ面に沿って相対的にＸＹ移動させるＸＹ移動手段と、断面像を表示する表示手段と、前記表示手段に表示された前記第一のスキャンデータから再構成された第三の断面像上での前記着目領域の設定を受け付ける受付手段と、前記受け付けた前記着目領域を拡大撮影するように前記第二の撮影倍率と前記ＸＹ移動の量を決定して前記撮影倍率設定手段と前記ＸＹ移動手段を制御する移動制御手段と、を有することを要旨とする。

この構成により、全体スキャン（第一のスキャン）の全体断面像（第三の断面像）上でＲＯＩ（着目領域）を設定すると、自動的にＲＯＩスキャン（第二のスキャン）の撮影倍率とＸＹ移動の量が設定され、簡便にＲＯＩスキャンを実施することができる。

前記目的を達成するため、請求項３記載の発明は、請求項１に記載のＣＴ装置において、前記テーブルを前記回転軸及び前記放射線に対し前記回転軸と直交するＸＹ面に沿って相対的にＸＹ移動させるＸＹ移動手段を有し、前記画像合成手段は、前記第二のスキャンの断面像視野を基準に前記着目領域を設定して前記第二の断面像を作成し、前記第一の撮影倍率と前記第二の撮影倍率と前記第一のスキャンと前記第二のスキャン間のＸＹ移動量とを用いて、前記着目領域の前記第一の断面像を作成することを要旨とする。

この構成により、全体スキャン（第一のスキャン）とＲＯＩスキャン（第二のスキャン）を実施すると、ＲＯＩスキャンの断面像視野を基準に自動的にＲＯＩ（着目領域）が設定され、全体スキャンとＲＯＩスキャン間の撮影倍率変化とＸＹ移動量とから全体スキャンにおける断面像視野に対するＲＯＩの位置を正確に特定できることで、全体スキャンのスキャンデータから確実にＲＯＩを拡大した第一の断面像が作成できる。

前記目的を達成するため、請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＣＴ装置において、前記第一の断面像と前記第二の断面像及び前記合成断面像はそれぞれ３次元データであることを要旨とする。

この構成により、３次元の合成断面像を得ることができる。

本発明によれば、被検体の着目部のＲＯＩスキャンを行ってもＣＴ値のレベル変動や不均質が少ない着目部の断面像が得られるＣＴ装置を提供することができる。

本発明の第一の実施形態に係るＣＴ装置の構成を示した模式図（（ａ）平面図、（ｂ）正面図）。 本発明の第一の実施形態に係る断層撮影のフロー図。 第一（及び第二）の実施形態に係る第一のスキャンによる全体断面像。 第一（及び第二）の実施形態に係る合成断面像作成を詳細に示したフロー図。 第一（及び第二）の実施形態に係る合成断面像作成時の途中画像を示した図。 第一の実施形態の変形例３（及び第二の実施形態の変形例２）に係る第一のスキャンの全体断面像と第二のスキャンの全体断面像。 本発明の第二の実施形態に係る断層撮影のフロー図。 従来のＣＴ装置の構成を示した模式図（（ａ）平面図、（ｂ）正面図）。 被検体がはみ出した時の投影データ。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

（本発明の第一の実施の形態の構成）
以下、本発明の第一の実施形態の構成について図１を参照して説明する。

図１は本発明の第一の実施形態に係るＣＴ装置の構成を示した模式図（（ａ）平面図、（ｂ）正面図）である。

Ｘ線管（放射線源）１と、Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆより放射されたＸ線の一部である角錐状のＸ線ビーム（放射線）２を２次元の分解能で検出するＸ線検出器（放射線検出手段）３とが対向して配置され、このＸ線ビーム２に入るようにテーブル４上に載置された被検体５を透過したＸ線ビーム２がＸ線検出器３により検出され、透過像（透過データ）として出力される。

テーブル４はＸＹ機構（ＸＹ移動手段）６上に配置され、ＸＹ機構６は回転・昇降機構（回転手段）７上に配置されている。テーブル４は回転・昇降機構７によりＸ線ビーム２と垂直に交差する（Ｘ線ビーム２と交差し、かつ、光軸Ｌの方向に対し実質垂直であればよい）回転軸ＲＡに対して回転されるとともに、回転軸ＲＡと平行なｚ方向にｚ移動（昇降）される。ＸＹ機構６は、回転軸ＲＡ及びＸ線ビーム２に対しテーブル４を回転軸ＲＡと直交するＸＹ面内でＸＹ移動させる。

さらに、シフト機構（撮影倍率設定手段）８により回転軸ＲＡ（とテーブル４）およびＸ線検出器３をＸ線管１に近づけあるいは遠ざけることができ、Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆと回転軸ＲＡとの間の撮影距離ＦＣＤ（Ｆｏｃｕｓ ｔｏ ｒｏｔａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）と、Ｘ線焦点ＦとＸ線検出器３の検出面３ａとの間の検出距離ＦＤＤ（Ｆｏｃｕｓ ｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）を変えて設定することができる。

ここで、ＸＹ機構６は、被検体５の着目部が回転軸ＲＡ上になるように位置調整するために用いられ、シフト機構８は目的に応じて撮影倍率（＝ＦＤＤ／ＦＣＤ）を変更するために用いられ、回転・昇降機構７のｚ移動は被検体５の着目部をＸ線ビーム２の高さに合わせるのに用いられる。また、回転・昇降機構７の回転は断面像を撮影する場合に被検体５をＸ線ビーム２に対し回転させて、多数の方向について透過像を得るために用いられる。

図１に示す断面像視野（あるいはスキャン領域という）１０は１回転の間に、常に測定されるＸ線ビーム２に包含される領域と定義される。断面像視野１０は回転軸ＲＡを軸とする略円筒状の領域であり、無理なく断面像を再構成できる領域である。

構成要素として、他に、各機構（ＸＹ機構６、回転・昇降機構７、シフト機構８）を制御し、また、Ｘ線検出器３からの透過データを処理する制御処理部９、処理結果等を表示する表示部９ａ（表示手段）、Ｘ線管１を制御するＸ線制御部（図示せず）等がある。

制御処理部９は通常のコンピュータで、ＣＰＵ、メモリ、ディスク（不揮発性メモリ）、表示部９ａ、入力部（キーボードやマウス等）９ｂ、機構制御ボード、インターフェース、等より成っている。

制御処理部９は、機構制御ボードにより、各機構部６，７，８の動作位置の信号（エンコーダパルス等）を受けて各機構部６，７，８を制御して被検体の位置合わせやスキャン（断層撮影走査）等を行わせる他、透過データの収集指令パルス等をＸ線検出器３に送る。なお、各機構部６，７，８には図示してないエンコーダが取付けられており、テーブル４のＸＹ機構６によるＸＹ移動位置Ｘ，Ｙ、回転・昇降機構７によるｚ移動位置ｚと回転角度φ、及びシフト機構８によるＦＣＤ，ＦＤＤが読み取られ、それぞれ制御処理部９に送られる。

また、制御処理部９は、断層撮影時にＸ線検出器３からの透過データを収集し、記憶し、再構成処理して被検体の断面像を作成し、表示部９ａに表示する。

また、制御処理部９は、Ｘ線制御部（図示せず）に指令を出し、管電圧、管電流を指定すると共に、Ｘ線の放射、停止の指示を行なう。管電圧、管電流は被検体に合わせて変えることができる。

図１に示すように、制御処理部９はソフトウエアを読み込んでＣＰＵが機能する機能ブロックとして、断面像上での着目領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の設定を受け付けるＲＯＩ設定部（受付手段）９ｃ、設定された着目領域が断面像視野にちょうど収まるように各機構部６，７，８を制御する移動制御部（移動制御手段）９ｄ、所定の範囲でテーブル４を回転をさせつつ検出された多数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶するスキャンを実施するためのスキャン制御部（スキャン制御手段）９ｅ、スキャンデータを用いて断面像を作成する再構成部（再構成手段）９ｆ、２つのスキャンで得たスキャンデータから着目領域の合成断面像を作成する画像合成部（画像合成手段）９ｇ等を備えている。

（第一の実施の形態の作用）
図２ないし図５を参照して作用を説明する。

図２は第一の実施形態に係る断層撮影のフロー図である。

フローの全体は画像合成部９ｇがスキャン制御部９ｅ、再構成部９ｆ、移動制御部９ｄ等を制御して行う。

まず、ステップＳ１で、操作者は被検体５をテーブル４に載置し、第一のスキャンの幾何条件設定を行う（他の撮影条件も設定するがここでは省略する）。幾何条件として、第一の撮影倍率は被検体５が第一のスキャンの断面像視野１０から半径方向にはみ出さないように設定し、ＸＹ移動位置は被検体５の中心がほぼ回転軸ＲＡの上に来るように設定する。画像合成部９ｇは、このときの第一の撮影倍率Ｍ１とＸＹ移動位置Ｘ１，Ｙ１を記憶する。

ステップＳ２で、第一のスキャンを以下のように実施する。第一のスキャンはスキャン制御部９ｅが回転・昇降機構７及びＸ線検出器３を制御して、テーブル４を回転させつつ一定回転角度ごとに透過像を１回転に渡って検出し、第一のスキャンデータとして記憶することで行われる。

ステップＳ３で、再構成部９ｆは第一のスキャンデータから第一のスキャンによる全体断面像１３（第三の断面像）を再構成し、表示する。再構成は通常のＦＢＰ法等で行われるがここでは記載省略する。図３に第一のスキャンによる全体断面像１３を示す。全体断面像１３は第一のスキャンの断面像視野１０を内接円とするマトリックス数Ｊ０×Ｊ０の正方形の画像である。

ステップＳ４で、ＲＯＩ（着目領域）を設定する。図３を参照して、ＲＯＩ設定部９ｃは、操作者の入力する全体断面像１３上での正方形のＲＯＩ１４の設定を受け付けて、全体断面像１３上にＲＯＩ１４を表示し、設定する。操作者は、被検体５の着目部５ａを選択的に囲むようにＲＯＩ１４を設定する。ここで、ＲＯＩ１４の設定とは中心の位置Δｉ，Δｊ（回転軸ＲＡ基準で画素単位）とマトリックス数Ｊ×Ｊの設定のことである。ここでＪ＜Ｊ０である。

ステップＳ５で移動制御部９ｄが第二のスキャンの幾何条件設定を行う。移動制御部９ｄは受け付けて設定したＲＯＩ１４（Δｉ，Δｊ，Ｊ）からＲＯＩ１４を拡大撮影するように、具体的には、ＲＯＩ１４の内接円が第二のスキャンの断面像視野１０’となるように（第一の撮影倍率Ｍ１より大きな）第二の撮影倍率Ｍ２とＸＹ移動の量ΔＸ，ΔＹを決定して、シフト機構８とＸＹ機構６を制御して第二のスキャンの幾何条件設定を行う。ここで、具体的には、式、
ΔＸ＝−Δｉ・画素寸法（ｍｍ／画素） ………（１）
ΔＹ＝−Δｊ・画素寸法（ｍｍ／画素） ………（２）
Ｍ２＝Ｍ１・Ｊ０／Ｊ ………（３）
で、Ｍ２，ΔＸ，ΔＹを求める。また、第二のスキャンのＸＹ移動位置Ｘ２，Ｙ２は、式、
Ｘ２＝Ｘ１＋ΔＸ ………（４）
Ｙ２＝Ｙ１＋ΔＹ ………（５）
となる。

ステップＳ６で、第二のスキャンを以下のように実施する。第二のスキャンはスキャン制御部９ｅが回転・昇降機構６及びＸ線検出器３を制御して、テーブル４を回転させつつ一定回転角度ごとに透過像を１回転に渡って検出し、第二のスキャンデータとして記憶することで行われる。

ステップＳ７で、画像合成部９ｇが第一のスキャンデータと第二のスキャンデータからＲＯＩ１４の合成断面像を作成し、表示する。以下、図４，図５を参照して合成断面像作成を詳細に説明する。

図４は、ステップＳ７の合成断面像作成を詳細に示したフロー図である。図５は合成断面像作成時の途中画像を示した図である。

ステップＳ７ａで、第一のスキャンの全体断面像１３のＲＯＩ１４をマトリックス数Ｊ０×Ｊ０の正方形の画像に拡大すると共に拡大の前あるいは後で低周波成分通過（ローパス）処理を施してＲＯＩ１４の第一の断面像１５を作成する。

ここで、ローパス処理は、ローパスフィルタを掛ける処理で、例えば、各画素を中心とする５×５画素の平均を当該画素の値とする処理である。

ステップＳ７ｂで、再構成部９ｆは第二のスキャンデータから第二のスキャンによる全体断面像１６を再構成する。再構成は通常のＦＢＰ法等で行われるがここでは記載省略する。全体断面像１６は第二のスキャンの断面像視野１０’を内接円とするマトリックス数Ｊ０×Ｊ０の正方形の画像であり、ＲＯＩ１４の断面像である。

ステップＳ７ｃで、第二のスキャンによる全体断面像１６に対し高周波成分通過（ハイパス）処理を施してＲＯＩ１４の第二の断面像１７を作成する。

ここで、ハイパス処理は、例えば、当該画像に対しローパス処理した画像を当該画像から減算する処理である。

ステップＳ７ｄで、第一の断面像１５と第二の断面像１７を加算してＲＯＩ１４の合成断面像１８を作成し、記憶及び表示を行う。

以上で図２、図４のフローが終了する。

（第一の実施の形態の効果）
第一の実施形態によれば、断面像視野１０から半径方向にはみ出しの無い被検体５の全体を断層撮影する全体スキャン（第一のスキャン）と、被検体５のＲＯＩ１４を断層撮影するＲＯＩスキャン（第二のスキャン）を行って、全体スキャンから低周波成分通過処理を施したＲＯＩ１４の第一の断面像１５を作成し、ＲＯＩスキャンから高周波成分通過処理を施したＲＯＩ１４の第二の断面像１７を作成し、第一の断面像１５と第二の断面像１７を加算してＲＯＩ１４の合成断面像１８を作成しているので、合成断面像１８は、はみ出しが無くＣＴ値のレベル変動や不均質の少ない全体スキャンの断面像の低周波成分と、分解能の良いＲＯＩスキャンの断面像の高周波成分とを合成しているので、空間分解能が高く、かつ、ＣＴ値のレベル変動や不均質が少なくなる。

すなわち、ＲＯＩ１４（内の被検体の着目部５ａ）に対して、空間分解能の高い拡大断面像を得るＲＯＩスキャンを行っても、空間分解能の高さを維持したまま、ＣＴ値のレベル変動や不均質が少ないＲＯＩ１４（内の被検体の着目部５ａ）の断面像が得られる。

第一の実施形態によれば、さらに、全体スキャン（第一のスキャン）の全体断面像（第三の断面像）１３上でＲＯＩ１４を設定すると、自動的にＲＯＩスキャン（第二のスキャン）の撮影倍率とＸＹ移動の量が設定され、簡便にＲＯＩスキャンを実施できるという効果がある。

また、第一の実施形態によれば、全体スキャン（第一のスキャン）の全体断面像（第三の断面像）１３上でＲＯＩ１４を設定すると、全体スキャンの撮影倍率と全体スキャンの断面像視野に対するＲＯＩの位置とからＲＯＩスキャン（第二のスキャン）の撮影倍率とＸＹ移動の量を正確に求めることができるという効果がある。

（第一の実施の形態の変形）
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、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。

（変形例１）
第一の実施形態で第二のスキャンの幾何条件を設定するとき（ステップＳ５）、ＲＯＩ１４に対し断面像視野１０’が内接するように第二のスキャンの幾何条件を設定したが、必ずしも内接でなく外接としても内接と外接の中間としてもよく、要はＲＯＩ１４と断面像視野１０’との関係を決めておけばよい。

（変形例２）
第一の実施形態でＲＯＩを設定するとき（ステップＳ４）、正方形のＲＯＩ１４を表示しているが、表示する図形は必ずしも再構成する領域としてのＲＯＩ１４そのものでなくてもよい。例えば、内接円を表示してもよければ角の４点を表示してもよい。

（変形例３）
第一の実施形態では、各断面像を２次元データ（１枚の断面像）としているが、３次元データとすることもできる。

変形例３としては、各断面像を３次元データ（ｚ方向に所定間隔で並んだ複数枚の断面像）とし、ｚ移動を含めて幾何条件設定を行う例を示す。

図６（及び図２、図４、図５）を参照して変形例３を説明する。

図６は変形例３に係る第一のスキャンの全体断面像１３と第二のスキャンの全体断面像１６である。

図６、図２を参照して、変形例３の場合、第一のスキャンによる３次元の全体断面像１３（Ｊ０×Ｊ０×Ｋ０）を３次元表示あるいはＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）表示あるいは捲り表示し（ステップＳ３）、直方体のＲＯＩ１４を設定する（ステップＳ４）。この設定でΔｉ，Δｊ，Ｊに加え、ｚ方向のＲＯＩ中心位置Δｋ（全体断面像１３のｚ方向中心が基準）及びマトリックス数Ｋが設定される。

次に、第二のスキャンの幾何条件を設定する（ステップＳ５）。この設定で、Ｍ２，ΔＸ，ΔＹに加えｚ移動（昇降）量Δｚを決める。具体的には、式、
Δｚ＝−Δｋ・ｚ方向画素寸法（ｍｍ／画素） ………（６）
で決定する。次に、第二のスキャンを実施する（ステップＳ６）。

以下、変形例３の合成画像の作成（ステップＳ７）を図６、図４、図５を参照して説明する。

合成画像の作成で、第一のスキャンによる全体断面像１３から、拡大とローパス処理して直方体のＲＯＩ１４に対する３次元の第一の断面像１５をマトリックス数Ｊ０×Ｊ０×Ｋ０’で作成する（ステップＳ７ａ）。ここで、Ｋ０’は式、
Ｋ０’＝Ｋ・Ｊ０／Ｊ ………（７）
で計算される。また、ここで、ローパス処理として、３次元のローパス処理を行ってもよい。３次元のローパス処理は、例えば、各画素を中心とする５×５×５画素の平均を当該画素の値とする処理である。

次に、第二のスキャンデータから直方体のＲＯＩ１４に対する３次元の全体断面像１６をマトリックス数Ｊ０×Ｊ０×Ｋ０’で作成し（ステップＳ７ｂ）、さらに、ハイパス処理して第二の断面像１７を作成する（ステップＳ７ｃ）。ここで、ハイパス処理として、３次元のハイパス処理を行ってもよい。３次元のハイパス処理は、例えば、当該画像に対し３次元ローパス処理した画像を当該画像から減算する処理である。

最後に、第一の断面像１５と第二の断面像１７を加算して直方体のＲＯＩ１４の３次元の合成断面像１８を得る（ステップＳ７ｄ）。

この変形で、第一の実施形態と同様の効果に加え、３次元の合成断面像が得られる効果がある。

（本発明の第二の実施の形態の構成）
第二の実施形態の構成は図１に示す第一の実施形態の構成からＲＯＩ設定部９ｃと移動制御部９ｄを省き、画像合成部９ｇの機能を変更したもので、他の構成については同じである。

（第二の実施の形態の作用）
図７、図３を参照して作用を説明する。図３は第一の実施形態と共通である。

第一の実施形態と第二の実施形態はＲＯＩ１４の設定の仕方が異なる。第一の実施形態では、第一のスキャンの全体断面像上で自由にＲＯＩ１４を設定して、これから自動的に第二のスキャンの幾何条件が設定される。これに対し、第二の実施形態では、自由に第一のスキャン及び第二のスキャンの幾何条件を設定して、これから自動的にＲＯＩ１４が設定される。

図７は第二の実施形態に係る断層撮影のフロー図である。

フローの全体は画像合成部９ｇがスキャン制御部９ｅ、再構成部９ｆ等を制御して行う。

ステップＴ１で、操作者は被検体５をテーブル４に載置し、第一のスキャンの幾何条件設定を行う（他の撮影条件も設定するがここでは省略する）。幾何条件として、第一の撮影倍率は被検体５が第一のスキャンの断面像視野１０から半径方向にはみ出さないように設定し、ＸＹ移動位置は被検体５の中心がほぼ回転軸ＲＡの上に来るように設定する。画像合成部９ｇは、このときの第一の撮影倍率Ｍ１とＸＹ移動位置Ｘ１，Ｙ１を記憶する。

ステップＴ２で、第一のスキャンを以下のように実施する。第一のスキャンはスキャン制御部９ｅが回転・昇降機構７及びＸ線検出器３を制御して、テーブル４を回転させつつ一定回転角度ごとに透過像を１回転に渡って検出し、第一のスキャンデータとして記憶することで行われる。

ステップＴ３で、操作者は、第二のスキャンの幾何条件設定を行う。幾何条件として、第一の撮影倍率Ｍ１より大きな第二の撮影倍率とＸＹ移動位置を、第二のスキャンの断面像視野１０’が被検体５の着目部５ａを選択的に覆うように設定する。この設定はＸ線検出器の透過像を目視しながら、また他の方法で、例えば被検体の外形を頼りに設定する。画像合成部９ｇは、このときの第二の撮影倍率Ｍ２とＸＹ移動位置Ｘ２，Ｙ２を記憶する。

ステップＴ４で、第二のスキャンを第一のスキャンと同様に実施し、第二のスキャンデータを記憶する。

ステップＴ５で、再構成部９ｆは第一のスキャンデータから第一のスキャンによる全体断面像１３を再構成する。再構成は通常のＦＢＰ法等で行われるがここでは記載省略する。図３に第一のスキャンによる全体断面像１３を示す。全体断面像１３は第一のスキャンの断面像視野１０を内接円とするマトリックス数Ｊ０×Ｊ０の正方形の画像である。

ステップＴ６で、第一のスキャンの全体断面像１３上のＲＯＩ１４を以下のように求める。図３を参照して、正方形のＲＯＩ１４を第二のスキャンの断面像視野１０’が内接円となるように設定する。正方形のＲＯＩ１４の位置Δｉ，Δｊとマトリックス数Ｊは、第一の撮影倍率と第二の撮影倍率と、第一のスキャンと第二のスキャン間のＸＹ移動量ΔＸ，ΔＹ（
ΔＸ＝Ｘ２−Ｘ１ ………（８）
ΔＹ＝Ｙ２−Ｙ１ ………（９）
）とを用いて、式、
Δｉ＝−ΔＸ／画素寸法（ｍｍ／画素） ………（１０）
Δｊ＝−ΔＹ／画素寸法（ｍｍ／画素） ………（１１）
Ｊ＝Ｊ０・Ｍ１／Ｍ２ ………（１２）
で、Δｉ，Δｊ，Ｊを求める。

ステップＴ７で、画像合成部９ｇが第一のスキャンデータと第二のスキャンデータからＲＯＩ１４の合成断面像を作成し、表示する。ステップＴ７での合成断面像の作成は第一実施形態でのステップＳ７（図４、図５参照）と同じであるので記載省略する。

（第二の実施の形態の効果）
第二の実施形態によれば、断面像視野１０から半径方向にはみ出しの無い被検体５の全体を断層撮影する全体スキャン（第一のスキャン）と、被検体５のＲＯＩ１４を断層撮影するＲＯＩスキャン（第二のスキャン）を行って、全体スキャンから低周波成分通過処理を施したＲＯＩ１４の第一の断面像１５を作成し、ＲＯＩスキャンから高周波成分通過処理を施したＲＯＩ１４の第二の断面像１７を作成し、第一の断面像１５と第二の断面像１７を加算してＲＯＩ１４の合成断面像１８を作成しているので、合成断面像１８は、はみ出しが無くＣＴ値のレベル変動や不均質の少ない全体スキャンの断面像の低周波成分と、分解能の良いＲＯＩスキャンの断面像の高周波成分とを合成しているので、空間分解能が高く、かつ、ＣＴ値のレベル変動や不均質が少なくなる。

すなわち、ＲＯＩ１４（内の被検体の着目部５ａ）に対して、空間分解能の高い拡大断面像を得るＲＯＩスキャンを行っても、空間分解能の高さを維持したまま、ＣＴ値のレベル変動や不均質が少ないＲＯＩ１４（内の被検体の着目部５ａ）の断面像が得られる。

第二の実施形態によれば、さらに、全体スキャン（第一のスキャン）とＲＯＩスキャン（第二のスキャン）を実施すると、ＲＯＩスキャンの断面像視野１０’を基準に自動的にＲＯＩ（着目領域）１４が設定され、全体スキャンとＲＯＩスキャン間の撮影倍率変化とＸＹ移動量とから全体スキャンにおける断面像視野１０に対するＲＯＩの位置を正確に特定できることで、全体スキャンのスキャンデータから確実にＲＯＩ１４を拡大した第一の断面像が作成できるという効果がある。

（第二の実施の形態の変形）
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、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。

（変形例１）
第二の実施形態でＲＯＩを求めるとき（ステップＴ６）、第二のスキャンの断面像視野１０’が内接するように正方形のＲＯＩ１４を設定したが、必ずしも内接でなく外接としても内接と外接の中間としてもよく、断面像視野１０’と一致した円形のＲＯＩとしてもよい。要は断面像視野１０’とＲＯＩ１４との関係を決めておけばよい。

（変形例２）
第二の実施形態では、各断面像を２次元データ（１枚の断面像）としているが、３次元データとすることもできる。

変形例２としては、各断面像を３次元データ（ｚ方向に所定間隔で並んだ複数枚の断面像）とし、ｚ移動を含めて幾何条件設定を行う例を示す。

図６（及び図７、図４、図５）を参照して変形例２を説明する。図４、図５、図６は第一の実施形態と共通である。

図６は変形例２に係る第一のスキャンの全体断面像１３と第二のスキャンの全体断面像１６である。

図６、図７を参照して、変形例２の場合、第一のスキャンによる３次元の全体断面像１３（Ｊ０×Ｊ０×Ｋ０）上の直方体のＲＯＩ１４を求める（ステップＴ６）。ここで、Δｉ，Δｊ，Ｊに加え、ｚ方向のＲＯＩ中心位置Δｋ（全体断面像１３のｚ方向中心が基準）及びマトリックス数Ｋが求められる。ΔｋとＫは、第一の撮影倍率Ｍ１と第二の撮影倍率Ｍ２と、第一のスキャンと第二のスキャン間のｚ移動量Δｚを用いて、式、
Δｋ＝−Δｚ／ｚ方向画素寸法（ｍｍ／画素） ………（１３）
Ｋ＝Ｋ０’・Ｍ１／Ｍ２ ………（１４）
で、ΔｋとＫを求める。ここで、通常、Ｋ０’＝Ｋ０とするが、Ｋ０’として任意の値を設定するようにしてもよい。

以下、変形例２の合成画像の作成（ステップＴ７）を図６、図４、図５を参照して説明する。図４は、ステップＴ７の合成断面像作成を詳細に示したフロー図である。図５は合成断面像作成時の途中画像を示した図である。

合成画像の作成で、第一のスキャンによる全体断面像１３から、拡大とローパス処理して直方体のＲＯＩ１４に対する３次元の第一の断面像１５をマトリックス数Ｊ０×Ｊ０×Ｋ０’で作成する（ステップＴ７ａ）。ここで、ローパス処理として、３次元のローパス処理を行ってもよい。

次に、第二のスキャンデータから直方体のＲＯＩ１４に対する３次元の全体断面像１６をマトリックス数Ｊ０×Ｊ０×Ｋ０’で作成し（ステップＴ７ｂ）、さらに、ハイパス処理して第二の断面像１７を作成する（ステップＴ７ｃ）。ここで、ハイパス処理として、３次元のハイパス処理を行ってもよい。

最後に、第一の断面像１５と第二の断面像１７を加算して直方体のＲＯＩ１４の３次元の合成断面像１８を得る（ステップＴ７ｄ）。

この変形で、第二の実施形態と同様の効果に加え、３次元の合成断面像が得られる効果がある。

（第一実施形態と第二実施の形態の共通の変形）
以上に記載した第一の実施形態の変形例、第二の実施形態の変形例、及び以下記載する共通の変形例は、任意に組合わせて適用することもできる。

（変形例１）
第一または第二の実施形態では、第一のスキャンで断面像視野から半径方向にはみ出しの無い被検体全体のスキャンをしているが、必ずしも完全にはみ出しが無ければならないことは無く、はみ出しを少なくすることで、レベル変動と不均質を軽減することができる。

（変形例２）
第一（または第二）の実施形態の合成断面像作成で、ステップＳ７ａ（Ｔ７ａ）で第一の断面像１５を作成する際、第一のスキャンによる全体断面像１３から拡大とローパス処理で作成しているが、第一のスキャンデータから直接ＲＯＩ１４を拡大再構成した後、ローパス処理して作成しても良い。

ここで、拡大再構成はよく知られている再構成手法で、ＲＯＩ１４に設定されたマトリックスに対して逆投影するものである。

さらに、拡大再構成する場合は、ローパス処理を再構成時のフィルタリングに含めて行うことも可能である。すなわちＣＴのフィルタ（｜ω｜フィルタ）関数にローパスフィルタを掛けたフィルタ関数を用いればよい。

（変形例３）
第一（または第二）の実施形態の合成断面像作成で、ステップＳ７ｃ（Ｔ７ｃ）で第二の断面像を作成する際、第二のスキャンによる全体断面像１６からハイパス処理で作成しているが、このハイパス処理は、ステップＳ７ｂ（Ｔ７ｂ）で第二のスキャンによる全体断面像１６を再構成するときのフィルタリングに含めて行うことができる。すなわちＣＴのフィルタ（｜ω｜フィルタ）関数にハイパスフィルタを掛けたフィルタ関数を用いればよい。この場合はステップＳ７ｃ（Ｔ７ｃ）は不要である。

（変形例４）
第一または第二の実施形態では、３６０°回転のスキャンを行っているが、本発明はスキャン方式には限定されない。すなわち、３６０°以上回転させてデータを重複させるオーバースキャンや、１８０°＋ファン角回転のハーフスキャン等でもよい。

また、回転軸ＲＡをＸ線ビーム２と端部で交差するようにオフセットして設定し、３６０°回転するオフセットスキャンでもよい。なお、オフセットスキャンの断面像視野は１回転の間に常にＸ線ビーム２の回転軸に対する片側（広い側）に包含される領域と定義される。なお、オフセットスキャンでは、同じ拡大率のとき通常スキャンより広い断面像視野となる。

また、ヘリカルスキャンを行っても良い。

（変形例５）
第一または第二の実施形態で、テーブル４（被検体５）をＸ線ビーム２に対し回転させているが、回転は相対的でよい。例えば、テーブル４を回転させず、Ｘ線管１とＸ線検出器３を回転軸ＲＡに対し回転させてもよい。

また、第一または第二の実施形態で、テーブル４を回転軸ＲＡ及びＸ線ビーム２に対しＸＹ移動させているが、ＸＹ移動は相対的でよい。例えば、テーブル４をＸＹ移動させず、回転軸ＲＡ及びＸ線ビーム２（Ｘ線管１とＸ線検出器３）をＸＹ移動させてもよい。

また、第一または第二の実施形態で、テーブル４をＸ線ビーム２に対しｚ移動させているが、ｚ移動は相対的でよい。例えば、テーブル４をｚ移動させず、Ｘ線ビーム２（Ｘ線管１とＸ線検出器３）をｚ移動させてもよい。

（変形例６）
第一または第二の実施形態で、放射線としてＸ線を用いているが、Ｘ線には限られず透過性の放射線であればよい。例えば、放射線としては、γ線やマイクロ波などでもよい。

１…Ｘ線管、２…Ｘ線ビーム、３…Ｘ線検出器、３ａ…検出面、４…テーブル、５…被検体、５ａ…着目部、６…ＸＹ機構、７…回転・昇降機構、８…シフト機構、９…制御処理部、９ａ…表示部、９ｂ…入力部、９ｃ…ＲＯＩ設定部、９ｄ…移動制御部、９ｅ…スキャン制御部、９ｆ…再構成部、９ｇ…画像合成部、１０，１０’…断面像視野、１３…第一のスキャンによる全体断面像、１４…ＲＯＩ（着目領域）、１５…第一の断面像、１６…第二のスキャンによる全体断面像、１７…第二の断面像、１８…合成断面像、１０１…Ｘ線管、１０２…Ｘ線ビーム、１０３…Ｘ線検出器、１０４…テーブル、１０５…被検体、１０５ａ…着目部、１０６…ＸＹ機構、１０７…回転・昇降機構、１０８…制御処理部、１０９…シフト機構、１１０…断面像視野、１１１…投影データ

Claims (4)

1. テーブル上に載置された被検体に向けて放射線を放射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出して透過像として出力する放射線検出手段と、前記放射線と交差する回転軸に対し前記テーブルと前記放射線とを相対的に回転させる回転手段と、前記回転手段と前記放射線検出手段を制御して所定の範囲で前記回転をさせつつ検出された多数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶するスキャンを実施するスキャン制御手段と、前記記憶されたスキャンデータから前記被検体の断面像を再構成する再構成手段を有するＣＴ装置において、
   少なくとも前記放射線源と前記回転軸との距離を変更して撮影倍率を設定する撮影倍率設定手段と、
   前記被検体について第一の撮影倍率で実施された第一のスキャンで得られた第一のスキャンデータと、前記被検体の着目領域について前記第一の撮影倍率より大きな第二の撮影倍率で実施された第二のスキャンで得られた第二のスキャンデータとを入力し、前記再構成手段を制御して、前記第一のスキャンデータから低周波成分通過処理を施した所定マトリックス数の前記着目領域の第一の断面像を作成し、前記第二のスキャンデータから高周波成分通過処理を施した前記所定マトリックス数の前記着目領域の第二の断面像を作成し、前記第一の断面像と前記第二の断面像を加算して前記着目領域の合成断面像を作成する画像合成手段と、
   を有することを特徴とするＣＴ装置。
2. 請求項１に記載のＣＴ装置において、
   前記テーブルを前記回転軸及び前記放射線に対し前記回転軸と直交するＸＹ面に沿って相対的にＸＹ移動させるＸＹ移動手段と、
   断面像を表示する表示手段と、
   前記表示手段に表示された前記第一のスキャンデータから再構成された第三の断面像上での前記着目領域の設定を受け付ける受付手段と、
   前記受け付けた前記着目領域を拡大撮影するように前記第二の撮影倍率と前記ＸＹ移動の量を決定して前記撮影倍率設定手段と前記ＸＹ移動手段を制御する移動制御手段と、
   を有することを特徴とするＣＴ装置。
3. 請求項１に記載のＣＴ装置において、
   前記テーブルを前記回転軸及び前記放射線に対し前記回転軸と直交するＸＹ面に沿って相対的にＸＹ移動させるＸＹ移動手段を有し、
   前記画像合成手段は、前記第二のスキャンの断面像視野を基準に前記着目領域を設定して前記第二の断面像を作成し、前記第一の撮影倍率と前記第二の撮影倍率と前記第一のスキャンと前記第二のスキャン間のＸＹ移動量とを用いて、前記着目領域の前記第一の断面像を作成することを特徴とするＣＴ装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＣＴ装置において、
   前記第一の断面像と前記第二の断面像及び前記合成断面像はそれぞれ３次元データであることを特徴とするＣＴ装置。

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