JP2014208300A - コンピュータ断層像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でアーチファクトがない断層像をリアルタイムで実現するコンピュータ断層像撮影装置を提供する。【解決手段】Ｘ線源に対して被検体を挟んで前記被検体への投影方向を周期的に変化させながら前記被検体の投影データを順次収集する投影データ収集手段と、この投影データ収集手段により収集されたファンビーム投影データをバックプロジェクションすることにより、予め設定された所定範囲毎の部分画像データを生成する部分画像生成手段と、前記部分画像データのうちの少なくとも複数に対して互いに異なる係数を乗算して不連続な重み付けを行う重み付け手段と、前記重み付け手段で重み付けされた部分画像データを含む複数の部分画像データに基づいて前記被検体の断層像を生成する断層像生成手段と、前記重み付け手段による前記部分画像データに対する重み付けの係数を変更する重み付け変更手段とを備えて構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線源の回転に伴って断層像を得るときに、投影データの差分を求めないで
、瞬時に断層像を得ると共にコンピュータの負荷を低減させることができるコンピュータ
断層像撮影装置に関する。

ＣＴ装置による医用画像は、被写体としての人体に直交する方向から爆射されたＸ線ビ
ームの透過量を画像化物理量として対向する多数のＸ線検出素子により検出し、Ａ／Ｄ変
換後、データ処理装置において画像再構成して得ている。

具体的には、Ｘ線ビームは多数個の検出素子で一度に検出され、該検出毎に、Ｘ線管及
びそれと対向する検出器からな収集システムが所定度ずつ回転する。

このとき、図１２に示すように各方向から計測されたデータ（投影データ）はＸ線ビー
ムが人体各面を透過した際の組織毎の放射線吸収計数値の分布図（図１１の（ａ））とし
て求められ、これを各方向から逆投影して（図１１の（ｂ））二次元画像としてのＸ線Ｃ
Ｔの断層像を得る。

このような再構成を行うＸ線ＣＴ装置は多数出願されている。例えば、特開平９−４７
４４９号公報のＸ線ＣＴ装置においては、スキャン動作により順次得られた投影データ群
の内、最初と最後に同一角度位置（以下総称して隣接部ともいう）で重なり合う１画像分
の投影データを用い、この重なり合う部分に所定の重み付けを行い、この投影データと前
回の断層画像データに対応する重み付けされた投影データの内、同一の投影データを除く
投影データの差分を求め、この差分のみをコンボリューション及びバックプロジェクショ
ンを行って再構成し、前回の断層画像データに加算して１つの断層画像データを作成する
。

この作成の方法を図１３を用いて説明する。図１３においては、一回転を６等分した場
合の例を示したものであり、投影データＡｉの投影データＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は動画
の断層画像データを作成するために最初と最後の部分に重み付けされた投影データを示し
ている。これらの図を用いてＣＴ透視の場合の動作を説明する。

まず、投影データＡｉを順次読み込み、最初と最後に同一角度位置で重なり合う１画像
分の投影データＡ１（図１３に示す例では番号１１〜１７の投影データ）を用い、この重
なり合う部分に所定の重み付けを行う。

例えば、図１３に示すように投影データの最初の部分については重み付け係数を増やし
ていくように重み付けを行い、投影データの最後の部分について重み付け係数を減らして
いくように重み付けを行う。

その後、最初の１画像（１回転目）めについては、この重み付けされた投影データ全て
についてコンボリューション及びバックプロジェクションを行って再構成して断層画像デ
ータを作成する。

次いで、２画像（２回転目）めに対応する投影データを順次読み込み、最初と最後に同
一角度位置で重なり合う１画像分の投影データＡ２（図１３に示す例では番号１２〜１８
の投影データ）を用い、この重なり合う部分に所定の重み付けを行う。

その後、２画像めに対応する投影データが読み込まれると、この重み付けされた投影デ
ータＡ２と、前回に重み付けされた投影データＡ１の内、同一の投影データを除く投影デ
ータの差分を求める。

即ち、図１３においては、
（前回の投影データに無くて今回の投影データに有る部分Ａ）−（前回の投影データに
有って今回の投影データに無い部分Ｂ）
を求める。

そして、差分が求められると、この差分のみについてコンボリューション及びバックプ
ロジェクションを行って再構成し、前回の断層画像データに加算して１つの断層画像デー
タを作成する。この断層画像データは、前記差分のみの再構成処理時間であるにも拘らず
、投影データＡ２全体を再構成したものとほぼ同一のものとなる。

このように、従来のＸ線ＣＴ装置では、最初と最後に同一角度位置で重なり合う１画像
分の投影データを用い、この重なり合う部分に所定の重み付けを行い、この投影データと
、前回重み付けされた投影データの内、同一の投影データを除く投影データの差分を求め
、この差分のみをコンボリューション及びバックプロジェクションを行って再構成し、前
記前回の断層画像データに加算して１つの断層画像データを作成することによって回転に
伴うアーチファクトを押さえた断層画像を画面に表示するようにしている。

すなわち、再構成されたデータに対して必要な部分のみ（前の回転による断層画像と重
なる部分のデータ）を切り出し、もう一度、所定時間ずれた今回の画像データに対して重
み付けを行って再度再構成を行い、相違する部分のデータについては差分を求め、この差
分に対してコンボリューション及びバックプロジェクションを行って再構成している。

しかしながら、従来は所定角度範囲毎に、所定時間ずれた今回の投影データと前回の投
影データとの差分を求める処理を行い、次に求めた差分に対してコンボリューション、バ
ックプロジェクションを行って再構成する処理を行い、この再構成データを前回の断層画
像データに加算する処理を行っている。すなわち、所定角度範囲毎に差分化した後に重み
係数を乗じて逆投影して再構成データを得るアルゴリズムにされている。

このため、隣接部の再構成データを得るには、所定角度範囲毎に前回の投影データと今
回の投影データと比較して共通な部分を見つけ、この共通な投影データに対して、もう一
度、所定時間ずれた今回の投影データに対して重み付けを行って再度再構成を行った後に
、相違する部分のデータを見つけて、その差分を求め、この差分に対してコンボリューシ
ョン及びバックプロジェクションを行って再構成して得られた隣接部の断層画像と共通部
分の断層画像を加算した１回転当たりの断層画像を得ることによって連続的に表示してい
る。

すなわち、隣接部においては、所定角度範囲毎に、今回のと前回の共通な部分を見つけ
るための処理と、この共通な投影データに対して、もう一度、所定時間ずれた今回の投影
データに対して重み付けを行って再度再構成を行う処理と、相違する部分のデータについ
ては差分を求める処理が必要である。

従って、角度毎に、前述の各処理を行うための複数の処理系を備えなければならないの
で、リアルタイムの断層画像を得るための画像処理系が複雑になり、結果として過負荷状
態となるという課題があった。

また、高速処理してリアルタイムの断層画像を得るためには、角度毎に前述の差分を求
める処理系を複数備えてなければならないので大型になるという課題があった。

本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、簡単な構成でアーチファクトが
ない断層像をリアルタイムで実現するコンピュータ断層像撮影装置を得ることを目的とす
る。

本発明のコンピュータ断層像撮影装置は、Ｘ線源に対して被検体を挟んで前記被検体へ
の投影方向を周期的に変化させながら前記被検体の投影データを順次収集する投影データ
収集手段と、この投影データ収集手段により収集された投影データに基づいて、予め設定
された所定範囲毎の部分画像データを生成する部分画像生成手段と、前記部分画像生成手
段で生成された複数の部分画像データに基づいて前記被検体の断層像を生成する断層像生
成手段と、前記部分画像データに対して所定の重み付けを行う重み付け手段と、前記重み
付け手段による前記部分画像データに対する重み付けの係数を変更する重み付け変更手段
とを有することを要旨とする。

本発明のコンピュータ断層撮影装置によれば、装置の構成が簡単でかつリアルタイムで
精度の高い断層像を得ることができるという効果が得られる。

本実施の形態１のコンピュータ断層像撮影装置の概略構成図である。 本実施の形態１のコンピュータ断層像撮影装置の再構成の概念を説明する説明図である。 本実施の形態１の動作を説明するフローチャートである。 本実施の形態１の再構成を図示化した説明図である。 本実施の形態２のコンピュータ断層像撮影装置の概略構成図である。 本実施の形態２の再構成を図示化した説明図である。 実施の形態２の概念を説明する説明図である。 本実施の形態１、２の問題を説明する説明図である。 実施の形態３の方式を説明する説明図である。 実施の形態３のコンピュータ断層像撮影装置の概略構成図である。 実施の形態３の動作を説明する説明図である。 従来のＸ線ＣＴ装置の再構成を説明する説明図である。 従来の特開平９ー４７４４９号公報のＸ線ＣＴ装置を説明する説明図である。

＜実施の形態１＞
図１は本実施の形態のＸ線ＣＴの画像再構成装置の概略構成図である。図１のＸ線ＣＴ
装置１０は、被検出体１１を介してＸ線源１２と検出器１３とを対向させながら回転する
ガントリ１４とからなるＣＴ本体部１５と、Ｘ線源１２の回転ピッチの角度Δαｉ毎のＸ
線強度データに基づく投影データ（ｍ：回転数、ψ、θ回転角度）を順次収集して回転単
位当たりの投影データ群Ａｉを得るデータ収集装置１６（ＤＡＳ）と、データ収集装置１
６からの投影データ群Ａｉと前回の投影データ群Ａｉとのそれぞれの変化分に対して逆投
影を行って得た逆投影データ群に前回の再構成データ群を加算したデータ群（以下仮想再
構成データ群という）から初めの回転範囲の所定数の第１の仮想再構成データ、次回の共
通部分となる複数の第２の仮想再構成データと、終わりの回転範囲の所定数の第３の仮想
再構成データとを抽出し、これらの仮想再構成データに投影データに対応する重み係数を
乗じて回転単位の断層画像である再構成データ群Ｂｉを得る再構成装置１７とを備える。

この再構成装置１７は、データ収集装置１６からの投影データ（ｍ、ψ、θ）が２回転
目以後の投影データ（ｍ、ψ、θ）で、かつ回転角度範囲が初期の回転範囲の回転ピッチ
角度（例えば０度〜３０度）又は終わりの回転範囲の回転ピッチ角度（例えば３３０度〜
３６０度）（以下総称して隣接角度という）のときは、その隣接角度の投影データ（ｍ、
ψ、θ）に対しては投影データの差分を求めないで、予め記憶されている前回の隣接角度
の第１、２の仮想再構成データに、隣接角度に対応する重み係数（第１、第３の重み係数
）を乗じる。

すなわち、コンボリューション、バックプロジェクションを行って、重み係数を乗じた
今回の隣接部の再構成データ（第１、第３の再構成データ）を生成すると共に、予め生成
されている前回の共通部分の仮想再構成データ（第２の仮想再構成データ）に最大の重み
係数（第３の重み係数）を乗算した今回の共通部の再構成データ（第２の再構成データ）
を生成し、これらを合成して１回転当たりの今回の再構成データを得て、これを断層画像
として表示させている。

すなわち、本実施の再構成装置１７は、被検体の移動（Ｚ軸方向）及びガントリ１４を
回転させながら、隣接角度に対しては、予め生成されているその隣接角度の仮想再構成デ
ータ（第１、第３の仮想再構成データ）を得るようにしてコンピュータが過負荷状態にな
らないようにされている。

この再構成装置１７は、図１に示すように、重み関数テーブル１８と、回転数判定部１
９と、回転角度判定部２０と、画像仮再構成部２１（部分画像生成部ともいう）と、隣接
部再構成部２４と、共通部再構成部２５と、合成部２６とを備えている。

重み関数テーブル１８は、図１に示すようにガントリ１４（Ｘ線源１２）の回転角度θ
ｉ毎に重み係数ωｉが対応づけられて記憶されている。

すなわち、１回転単位の回転ピッチ角度群を、１回転単位における初めの回転範囲であ
る０度から３０度の所定数の第１の回転ピッチ角度、終わりの回転範囲と初めの回転範囲
の間の範囲である３０度から３３０度の複数の第２の回転ピッチ角度、終わりの回転範囲
である３３０度から３６０度の所定数の第３の回転ピッチの角度に分類し、０度から３０
度の第１の回転ピッチ角度には、０．３、０．７、０．８の第１の重み係数ωｉｐを、共
通部分である３０度から３３０度には、１．０、１．０、……の第２の重み係数ωｉｋを
、終わりの回転範囲である３３０度から３６０度には０．８、０．７、０．３の第３の重
み係数ωｉｑを割り付けたテーブル構造にされている。

回転数判定部１９は、ガントリ１４の回転数ｍｉを読み、回転数ｍｉが一回目又は２回
転目以上かどうかを判定し、この判定結果を画像仮再構成部２１、隣接部再構成部２４、
共通部再構成生部２５に知らせる。

回転角度判定部２０は、ガントリ１４の回転角度θｉを検出し、回転数ｍｉが１回目の
ときは、検出した回転角度θｉを画像仮再構成部部２１に送出する。また、回転数ｍｉが
２回転以上のときは検出した回転角度θｉが隣接角度（例えば０度〜３０度、３３０度〜
３６０度）又は共通画像生成角度（例えば３０度〜３３０度）かどうかを判定する。

そして、判定結果が隣接角度又は共通画像生成角度の場合は、検出した回転ピッチ角度
を隣接部再構成部２４又は共通部再構成部２４に送出する。

画像仮再構成部２１は、データ収集装置１６に収集された今回の投影データＡｉを、回
転数に基づいて回転ピッチ角度分だけシフトさせながら前回の投影データとの変化分を求
め、これらの変化分を、コンボリューション、バックプロジェクションして得た逆投影デ
ータ群を前回の再構成データ群に加算してファイル２２に記憶する。

隣接部再構成部２４は、回転数ｍｉが２回転目以上のときで、かつ検出した回転角度θ
ｉが隣接角度を示しているときは、その隣接角度に対応する仮想再構成データと重み関数
テーブル１８の隣接角度に対応する重み係数とを用いて再構成する。

すなわち、隣接角度の投影データ（ｍ、ψ、θ）に対しては投影データの差分を求めな
いで、予め画像仮再構成部によって生成された前回の隣接角度の仮想再構成データに、隣
接角度に対応する重み係数を乗じて今回の隣接角度の再構成データ（第１、第３の再構成
データ）を得る。

共通部再構成部２５は、回転数ｍｉが２回転目以上のときで、かつ検出した回転角度θ
が共通画像角度を示しているときは、その共通画像角度に対応する重み係数と画像仮再構
成部２１に生成された前回の共通部分の仮想再構成データ（第２の再構成データ）とを乗
算して共通部再構成データを得る。

合成部２６は、隣接部再構成部２４で再構成された隣接角度の再構成データと共通部再
構成部２５で再構成された共通部再構成データとを合成し、これを１回転分の断層画像と
して表示部２７に表示すると共に、ファイル２２の前回の再構成データ群を今回の加算さ
れた１回転分の再構成データ群に更新する。

すなわち、本実施の形態は、２回転目以後は、図２（ａ）に示すように、前回の投影デ
ータＡ１と今回の投影データＡ２との変化分に前回の再構成データＢｉを加算して逆投影
して得た逆投影データ群に前回の再構成データ群Ｂｉを加算して得た仮想再構成データ群
Ｊｉより、隣接角度（例えば０度〜３０度、３３０度〜３６０度）の第１の仮想再構成デ
ータｊ１、ｊ２、ｊ３（総称して初めの仮想再構成データｊａ）及第３の仮想再構成デー
タｊ１０、ｊ１１、ｊ１２（総称して終わりの仮想再構成データｊｂという）を読み、そ
して図２（ｂ）に示すその角度に対応する重み係数ω（ω１、ω２、ω３とω１０、ω１
１、ω１２）とを用いて図２（ｃ）に示すように、隣接部の初めの再構成データｈａ、終
わりの再構成データｈｂを得る。

そして、図２（ｄ）に示すように、複数の第２の仮想再構成データである前回の共通部
分の仮想再構成データｊｋに最大の重み係数を乗じて、図２（ｅ）に示すように、この共
通部分の再構成データＢｋと、求めた初めの再構成データｈａと終わりの再構成データｈ
ｂとを合成して今回の再構成データＢｉを得る。

上記のように構成されたＸ線ＣＴの画像再構成装置の動作を以下に説明する。

図３は本実施の形態のＸ線ＣＴの画像再構成装置の動作を説明するフローチャートであ
る。図４は本実施の形態のＸ線ＣＴの画像再構成装置の動作を図示化した説明図であり、
１回転目のデータに対する重み付け係数と２回転目のデータに対する重み付け係数を変化
させる（重み付け係数を時間的に変化させる）ことを表している。

つまり、図４の（ｄ）〜（ｊ）は、図４の（ａ）〜（ｃ）から所定角度回転した時の状
態を示しており、図４の（ｂ）、（ｆ）に示す角度は正確に言えば異なることになる。本
説明では、収集された投影データ群を１／１２等分して説明する。

初めに、ガントリ１４を所定速度で回転させながらＸ線源１２からＸ線を爆射させる。
検出器１３（シングルタイプ、デュアルタイプ、マルチタイプのいずれか）とＸ線源１２
は対向関係を保って回転する。

そして、被検体１１を透過したＸ線量が各検出素子に検出され、データ収集装置１６に
よって、各検出素子のＸ線強度データに基づく投影データが順次収集される。

この投影データＡｉの収集に伴って、再構成装置１７の画像仮再構成部２１、共通部再
構成部２５及び隣接部再構成部２３は、その投影データＡｉを読み込む（Ｓ１）。また、
同時に回転数判定部１９は、ガントリ１４の回転数ｍｉを読み、１回転目又は２回転目以
上かどうかを判定する（Ｓ３）。

ステップＳ３において、回転が１回目と判定したときは、画像仮再構成部２１がデータ
収集装置１６の今回の投影データＡｉが収集される毎に、この投影データと前回の投影デ
ータとの変化分を求めて前回の仮想再構成データとを加算して、バックプロジェクション
を行い、この結果に対して隣接部再構成部２４及び共通部再構成部２５が対応する重み係
数を乗じて再構成データＢ１を得る（Ｓ５）。

すなわち、図４（ａ）に示す１回転目の投影データＡ１の各角度毎の投影データに対し
て、図４（ｂ）に示す重み付け関数テーブル１８の各角度に対応する重み係数ωｉ（例え
ばωｉｐ＝０．３、０．７、０．８、ωｉｋ＝１．０、１．０…、ωｉｑ＝０．８、０．
７、０．３）を乗算して、図４（ｃ）に示す再構成データＢ１を得ている。

次に、この再構成データＢ１（断層画像データ）をファイル２２に記憶すると共に（Ｓ
７）、表示部２７に表示させる（Ｓ９）。次に、終了かどうかを判断し（Ｓ１１）、終了
でないときは処理をステップＳ１に戻す。

そして、ステップＳ３において、ガントリ１４の回転数ｍｉが２回目以上と判定された
ときは、画像仮再構成部２１が今回の投影データを回転数ｍｉに基づいて回転ピッチ角度
分だけシフトさせて、前回の投影データＡ１と今回の投影データＡ２との変化分を求め、
この変化分に対して逆投影を行って前回の再構成データＢ１とを加算した仮想再構成デー
タＪｉを得る（Ｓ１３）。

例えば、図４（ｄ）に示すように２回転目の投影データＡ２をシフトさせた後に、図４
（ｅ）に示すように、この投影データＡ２（ａ１、ａ２、ａ３、…ａ１２）と前回の投影
データＡ１（ａ１、ａ２、ａ３、…、）とのそれぞれの変化分を求め、この変化分に対し
て逆投影した逆投影データ群に前回の再構成データＢ１とを加算して仮想再構成データＪ
ｉを得る。

次に、共通部再構成部２５及び隣接部再構成部２４は回転角度判定部２０からの現在の
回転角度θｉを読み（Ｓ１５）、回転角度θが初めの隣接角度θｐ（０度〜３０度）かど
うかを判定する（Ｓ１７）。

ステップＳ１７において、初めの隣接角度θｐ（０度〜３０度）と判定されたときは、
隣接部再構成部２４が図４（ｆ）に示すように、初めの隣接角度θｐ（０度〜３０度）に
対応する重み係数ωｉｐを重み関数テーブル１８から読み込む（Ｓ１９）。例えば、初め
の隣接角度θｐが１０度のときは重み係数「０．３」を、２０度のとき重み係数「０．７
」を、３０度のとき重み係数「０．８」を読み込む。

次に、隣接部再構成部２４は、ステップＳ１３で求めた仮想再構成データ群Ｊｉの内で
初めの隣接角度θｐ（０度〜３０度）に対応する初めの仮想再構成データｊａを読み込む
（Ｓ２１）。そして、読み込んだ重み係数ωｉｐと、ステップＳ１３で求めた初めの隣接
角度θｐ（０度〜３０度）の仮想再構成データとを用いて、次の回の初めの隣接部の再構
成データｈａを得る（Ｓ２３）。

すなわち、例えば図４（ｅ）〜図４（ｈ）に示すように、前回の投影データＡ１と今回
の投影データＡ１との変化分と、前回の再構成データＢ１とに基づいて得た仮想再構成デ
ータ群Ｊｉの初めの仮想再構成データｊａと、この初めの仮想再構成データｊａに対応す
る隣接角度θｐ（０度〜３０度）の重み係数ωｉｐ（除々に増加する重み係数）を乗算し
て、次の回の初めの隣接部の再構成データｈａを得ている。

また、ステップＳ１７において、回転角度θが初めの隣接角度θｐではないと判定した
ときは、終わりの隣接角度θｐ（例えば、３３０度〜３６０度）かどうかを判定する（Ｓ
２５）。

ステップＳ２５において、終わりの隣接角度θｋ（例えば、３３０度〜３６０度）と判
定したときは、処理をステップＳ１９に戻す。

つまり、ステップＳ１９で終わりの隣接角度θｋ（３３０度〜３６０度）と判定された
ときは、隣接部再構成部２４が終わりの隣接角度θｋ（３３０度〜３６０度）に対応する
重み係数ωｉｑを重み関数テーブル１８から読み込む。例えば、終わりの隣接角度θｋが
３３０度のときは重み係数「０．８」を、３５０度のとき重み係数「０．７」を、３６０
度のとき重み係数「０．３」を読み込む。

そして、ステップＳ２１、Ｓ２３において、隣接部再構成部２４は、ステップＳ１３で
生成されている２回転目の仮想再構成データ群Ｊｉから終わりの隣接角度θｋの仮想再構
成データｊｂを読み、読み込んだ重み係数ωｉｑと、終わりの仮想再構成データｊｂとを
用いてコンボリューション、バックプロジェクションを行って、次の回のための終わりの
隣接部の再構成データｈを得る。

すなわち、例えば図４（ｅ）〜図４（ｈ）に示すように、今回の終わりの仮想再構成デ
ータｊｂに対応する重み係数ωｉｑを乗算して、バックプロジェクションを行って次の回
の終わりの隣接部の再構成データｈｂを得ている。

また、ステップＳ２５において、回転角度判定部２０が終わりの隣接角度θｋ（３３０
度〜３６０度）ではないと判定したとき、すなわち共通画像角度θｓ（３０度〜３３０度
）と判定したときは、図４（ｉ）に示すように、共通部分再構成部２５は、その共通画像
角度に対応する重み係数ωｉｋとステップＳ１３で生成した今回の共通部分の仮想再構成
データｊｋとを用いて再構成した今回の共通部画像データｄｋを得る（Ｓ２６）。

そして、図４（ｊ）に示すように、合成部２６がこの共通部画像データｄｋと、ステッ
プＳ２３で求めた初めの隣接部の再構成データｈａと、終わりの隣接部の再構成データｈ
ｂとを合成して今回の再構成画像データＢ２（今回の断層画像）を得る（Ｓ２７）。

次に、この再構成画像データＢ２に前回の再構成データＢ１を更新すると共にファイル
２２に記憶する（Ｓ２９）。そして、ステップＳ９に処理を戻して今回生成した再構成デ
ータＢ２を２回目の回転による断層画像として表示部に表示させる。

従って、隣接部については、分割角度毎に、共通な部分を見つけるための処理と、この
共通な投影データに対して、もう一度、所定時間ずれた今回の投影データに対して重み付
けを行って再度再構成を行う処理と、相違する部分のデータについては差分を求める処理
等が不要になる。

特に、検出器の検出素子を複数並列してマルチスライススキャンを行う場合は、前述の
分割角度毎に、共通な部分を見つけるための処理と、この共通な投影データに対して、も
う一度、所定時間ずれた今回の投影データに対して重み付けを行って再度再構成を行う処
理と、相違する部分のデータについては差分を求める処理等が不要になるので、再構成の
ためのユニット数が極めて少なくなると共に、コンピュータの負荷が極めて低減するので
断層画像表示のリアルタイム性が向上する。

＜実施の形態２＞
実施の形態２は、時間的に重み係数を変更させる点で共通している。図５は実施の形態
２のＸ線ＣＴ装置の概略構成図である。図５のＸ線ＣＴ装置３０は、上記実施の形態１と
同様なＣＴ本体部１５と、データ収集装置１６（ＤＡＳ）とを備えている。

また、本実施の形態の再構成装置３２は、上記実施の形態１と同様な、重み関数テーブ
ル１８と、回転判定部１９と、回転角度判定部２０と、部分画像生成部２９と、合成部２
６とを備えると共に、本実施の形態２では再構成データ（以下部分画像データ）に対する
重み係数をテーブルとした重み関数テーブル１８の重み係数を時間的に変更する変更処理
部３３を備えている。

この変更処理部３３は、（１）合成部２６によって新たな断層像が生成される毎に、又
は（２）データ収集装置１６により所定範囲分の投影データを収集される毎に、（３）若
しくは部分画像生成部２９によって部分画像データが生成される毎に、のいずれかのタイ
ミングで重み関数テーブル１８の重み係数を変更する。この重み係数の変更は、再構成さ
れた全ての部分画像又は所定個の部分画像毎或いは１個の部分画像毎に行ってもよい。
ここで、再構成された全ての部分画像（例えば１枚の断層像を構成するのに必要な複数
の部分画像）に対する重みを変更する場合について説明する。

例えば、図６の（ａ）に示すように部分画像生成部２９は、データ収集装置１６により
収集された所定回転角度毎（図６では、０〜３６０度の投影データ群を１０度毎に再構成
した場所を示す）の投影データに対して、例えばコンボリューション・バックプロジェク
ション法を用いて再構成して、仮の部分画像データ群を生成し、これらを合成して仮の画
像データＪｎを得る。

そして、合成された画像データＪｎに対して、重み関数テーブル１８に記憶された図６
の（ｂ）に示す重み関数を乗算し、図６の（ｃ）に示す画像データＨｎを得る。この画像
データＨｎを断層像Ｂｎとして表示部２７に表示させる。

ここで、図６の（ｂ）に示す重み関数ωｎは、合成された画像データＪｎの内０〜３０
度に相当する部分に対してそれぞれ０．３、０．７、０．８、３０〜３３０度に相当する
部分に対して１．０、３３０〜３６０度に相当する部分に対して０．８、０．７、０．３
の重みをかけるための関数である。

つづいて、図６の（ｄ）に示すように、部分画像生成部２９により３６０〜３７０度の
投影データに基づく部分画像データが新たに得られた場合、新たに得られた部分画像デー
タと０〜３６０度の部分画像データ群Ｊｎと合成して新たな画像データＪｎ＋１を生成す
る。

ここで、変更処理部３３は、上述した（１）、（２）、（３）のいずれかのタイミング
で重み関数テーブル１８の重み関数を変更する。

すなわち、図６の（ｅ）に示すように、合成された画像データの内０〜４０度に相当す
るデータに対してそれぞれ０、０．３、０．７、０．８、４０〜３４０度に相当するデー
タに対して１．０、３４０〜３７０度に相当するデータに対して０．８、０．７、０．３
の重みがかかるよう重み関数ωｎ＋１を変更する。

そして、重み関数ωｎ＋１を、合成された画像データに乗算し図６の（ｆ）に示す画像
データＨｎ＋１を得て、これを断層像Ｂｎとして表示部２７に表示させる。以後、新たな
投影データ、部分画像データ等が生成される毎に重み関数が変更され、表示部２７に表示
される断層像が更新されることになる。

一方、再構成した部分画像毎に重みを変更する場合は、重み関数テーブル１８を、図５
に示すような合成部２６の後段に設けるのではなく、合成部２６の前段に設けると良い。

この場合、所定回転角度毎に投影データに対して再構成して複数の部分画像データを得
るのは、上述の再構成された全ての部分画像に対して重み関数を変更する場合と同様であ
るが、部分画像それぞれに対して重み係数をかけ、その重み係数を時間的に変更する点で
相違する。

まず、図７の（ａ）に示すように、所定回転角度毎の投影データを再構成した仮の部分
画像データ群Ｊｎを生成する。

次に、０〜３０度の部分画像Ｊ１〜Ｊ３に対してそれぞれ０．３、０．７、０．８、３
０〜３３０度の部分画像Ｊ４〜Ｊ３３に対して１．０、３３０〜３６０度の部分画像Ｊ３
４〜Ｊ３６に対してそれぞれ０．８、０．７、０．３の重み係数を乗算する。そして、重
み係数が乗算された部分画像データを合成部１８により合成して複数の部分画像データＨ
ｎを得る。この部分画像データＨｎを断層像Ｂｎとして表示部２７に表示させる。

つづいて、図７の（ｃ）に示すように、部分画像生成部２９により３６０〜３７０度の
投影データに基づく部分画像データＪ３７が新たに得られると、変更処理部３３は、重み
関数テーブル１８の重み係数を変更する。すなわち、重み係数を、０〜４０度の部分画像
Ｊ１〜Ｊ４に対してそれぞれ０、０．３、０．７、０．８、４０〜３４０度の部分画像Ｊ
５〜Ｊ３４に対して１．０、３４０〜３７０度の部分画像Ｊ３５〜Ｊ３７に対して０．８
、０．７、０．３と変更する。

そして、それぞれの部分画像に対して変更された重み係数を乗算し、重み付けられた部
分画像群Ｈｎ＋１を得て、これを断層像Ｂｎ＋１として表示部２７に表示させる。以後、
新たな投影データ、部分画像データ等が生成される毎に、それぞれの部分画像に対する重
み係数が変更され、表示部２７に表示される断層像が更新されることになる。

＜実施の形態３＞
実施の形態１、２では部分画像データというのを１個として説明したが１個に限らず複
数個（任意）を１つの部分画像データとしてもよい。

これは、あるＣＴ値を越えるとスキャン（例えば、血管、心臓等を撮影する場合）が始
まるリアルタイムＸ線ＣＴ装置においては非常に有効である。

例えば、実施の形態１は、１個の部分画像データに対して重み付け係数を行い、これら
の部分画像データを順次加算しているので画像の濃度値を変換する関数は図８に示すよう
にゆっくりとした非線形関数となる。つまり、しきい値に到達するまでに時間がかかるこ
とになる。

そこで、本実施の形態３では、複数個の部分画像データ毎に、しきい値を設定する（変
更可能）ことで、図９に示すようにこの複数個の部分画像データ（以下設定範囲画像デー
タという）分で一度に上昇するような関数を得ることで簡易的に所望の部位をリアルタイ
ムで得るようにする。

図１０は実施の形態３のＸ線ＣＴ装置の概略構成図である。本実施の形態２におけるＸ
線ＣＴ装置４０は、ガントリ（架台回転機構）１４の回転動作を制御する架台回転機構、
寝台を制御する寝台制御装置、システムを制御するシステム制御装置等を備えているがこ
れらについては図示しないで本実施の形態２に係わるスキャン制御装置４２、再構成装置
４３を図示して主に説明する。

スキャン制御装置４２は、ボタンスイッチ４４を接続し、このボタンスイッチ４４がオ
ンに操作されたとき、ガントリ１４をスキャンに伴う投影データをデータ収集装置１６に
収集させる。

一方、再構成装置４３は、回転数判定部１９、回転角度判定部２０、部分画像生成部２
９、合成部２６等の部分画像範囲設定部４５、重み付けテーブル変更部４６等を備えてい
る。

部分画像範囲設定部４５は、操作部（図示せず）によって入力された部分画像データの
個数をメモリ４７に設定する。

例えば、実施の形態１の部分画像の範囲が５°とされているときは、複数個（例えば４
個；角度２０°）を今回の設定範囲分としてメモリ４７に設定する。

重み付けテーブル変更部４６は、角度と重み係数が一組で操作部によって入力されると
、その角度と重み係数とを重み係数テーブル１８に記憶する。

例えば、角度２０°、角度４０°…で重み係数０．２、０．３２、…と入力されると、
これらを対応させて記憶する。

すなわち、本実施の形態２のＸ線ＣＴ装置４０は、部分画像範囲設定部４５を用いて、
図１１の（ａ）に示すように、例えば４個分の仮の部分画像データｊｉを１組の仮の部分
画像データＰｉとし、部分画像生成部２９がこの角度分の投影データに基づく仮の部分画
像データＰｉを生成する。

そして、図１１の（ｂ）に示すように、これらの部分画像データＰｉに対して、重み付
けテーブル変更部３によって変更されたテーブル１８を読み、このテーブルの角度に対応
する重み係数ｗｉを乗算した部分画像データＰＨ１、ＰＨ２、…を得る。

つまり、一度に得られる部分画像データが細かく再生されないで、部分画像範囲設定部
４５によって設定された範囲分で一度に順次再生されるため目的の部位を見つけるが早く
できるからリアルタイムのＣＴ装置にあっては非常に有効である。

また、当然ながら上記実施の形態のように部分画像群毎に重み係数を変更するようにし
ても良い。

このように、本スキャンを行うタイミングをはかるためのプリスキャンの際に複数の部
分画像毎に断層像を更新すれば、簡単に造影検査を行うことができる。

そして、本スキャンに入った際には、プリスキャン時よりも少ない部分画像毎（例えば
１枚の部分画像毎に）に断層像を更新すれば、よりリアルタイムに観察を行うことができ
る。

なお、上記実施の形態２においては、ボタンスイッチ４４をスキャン制御装置４２に接
続して説明したが、データ収集のタイミングを呼吸同期又は心電同期により制御させても
よい。つまり、呼吸波形又は心電波形から特定の呼吸位相又は心位相を監視し、特定の呼
吸位相又は心位相が現れたときに同期信号をスキャン制御装置４２に出力する。

さらに、部分画像範囲設定部４５によって設定された範囲分で一度に順次再生して行っ
て目的の部位を見つけてスキャン制御装置を動作させた後に、実施の形態１に示すように
、１個毎の部分画像データに対して重み付け係数を乗算してもよい。

さらに、上記実施の形態では１個又は複数個を部分画像データとして説明したが複数の
断層像からなるスライス画像においては、１枚の断層像分を単に部分画像データとし、こ
の部分画像データに対して重み付けを行ってもよい。

また、上記各実施の形態では、重み付け係数テーブルを用いて説明したが重み付け係数
と角度を関数にして記憶し、この関数を用いて部分画像データに重み付けを行ってもよい
。

また、上記実施の形態では、所定範囲角度を部分画像データとして説明したが更に細か
な角度範囲を部分画像データとしてもよい。

尚、上述の第２実施形態では、部分画像に対する重みを時間的に変更することを説明し
たが、投影データに対する重みを時間的に変更してもよい。

１０ Ｘ線ＣＴ装置
１１ 被検出体
１２ Ｘ線源
１３ 検出器
１４ ガントリ
１５ ＣＴ本体部
１６ データ収集装置
１７ 再構成装置
１８ 重み関数テーブル
１９ 回転数判定部
２０ 回転角度判定部
２１ 画像仮構成部
２４ 隣接部画像生成部
２５ 共通部画像生成部
２６ 合成部

Claims (13)

1. Ｘ線源に対して被検体を挟んで前記被検体への投影方向を周期的に変化させながら前記
   被検体の投影データを順次収集する投影データ収集手段と、
   この投影データ収集手段により収集された投影データに基づいて、予め設定された所定
   範囲毎の部分画像データを生成する部分画像生成手段と、
   前記部分画像生成手段で生成された複数の部分画像データに基づいて前記被検体の断層
   像を生成する断層像生成手段と、
   前記部分画像データに対して所定の重み付けを行う重み付け手段と、
   前記重み付け手段による前記部分画像データに対する重み付けの係数を変更する重み付
   け変更手段と
   を有することを特徴とするコンピュータ断層像撮影装置。
2. 前記重み付け変更手段は、
   前記部分画像データに対する重み付けの係数を時間的に変更することを特徴とする請求
   項１記載のコンピュータ断層像撮影装置。
3. 前記重み付け変更手段は、
   前記断層像生成手段により新たな断層像が生成される毎に、又は前記投影データ収集手
   段が前記所定範囲を変化する毎に、或いは前記投影データ収集手段により前記所定範囲分
   の投影データが収集される毎に、若しくは前記部分画像データが生成される毎に、のいず
   れかのタイミングで前記重み付け手段における前記重み付けを変更することを特徴とする
   請求項１又は２記載のコンピュータ断層像撮影装置。
4. 前記断層像生成手段によって、前記複数の部分画像データに基づく断層像が生成される
   毎に、該生成された断層像を表示させる表示手段を、
   更に具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のコンピュータ断層像撮
   影装置。
5. 前記重み付け変更手段は、
   前記断層像生成手段によって生成されたｎ番目の断層像を構成する部分画像データと、
   該部分画像データと角度位相が等しいｎ＋１番目の断層像を構成する部分画像データとに
   対して同じ重み付け係数を乗算することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の
   コンピュータ断層像撮影装置。
6. 前記重み付け変更手段は、
   前記ｎ番目の断層像と前記ｎ＋１番目の断層像とに共通に使用される共通部分画像に対
   しては、前記同じ重み付けを行わずに重み付け係数「１」を乗算し、
   前記ｎ番目の断層像と前記ｎ＋１番目の断層像との非共通の部分画像に対しては、所定
   の前記同じ重み付けを行い又は前記重み付け係数「１」より小さい係数を乗算することを
   特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のコンピュータ断層像撮影装置。
7. 前記重み付け変更手段は、
   前記断層像生成手段により前記ｎ＋１番目の断層像を構成する前記部分画像生成手段に
   より生成された複数の新しい部分画像データに対して、新しい部分画像データ程小さい重
   み係数を乗算すると共に、
   ｎ番目の断層像を構成した、前記新しい部分画像データと角度位相が等しい部分画像デ
   ータに対して、古い部分画像データ程小さい重み付け係数を乗算することを特徴とする請
   求項５又は６記載のコンピュータ断層像撮影装置。
8. 前記重み付け変更手段は、
   前記断層像生成手段によりｎ＋１番目の断層像を構成する、前記部分画像生成手段によ
   り生成された最新の部分画像データ、及びｎ番目の断層像を構成した前記最新の部分画像
   データと角度位相が等しい最古の部分画像データに対して、ｎ番目及びｎ＋１番目の断層
   像の両方に使用される部分画像データより小さい重み付け係数を乗算することを特徴とす
   る請求項５又は６記載のコンピュータ断層像撮影装置。
9. Ｘ線源に対して被検体を挟んで前記被検体への投影方向を周期的に変化させながら前記
   被検体の投影データを順次収集する投影データ収集手段と、
   この投影データ収集手段により収集された投影データに基づいて、前記Ｘ線源の所定範
   囲毎の部分画像データを生成する部分画像生成手段と、
   １枚の断層像を生成するのに必要な前記部分画像生成手段で生成された前記複数の部分
   画像データを合成する合成手段と、
   前記部分画像生成手段で前記部分画像データを生成するとき、前記合成手段で合成され
   た複数の部分画像データに対して所定の重み付け関数を乗算する重み付け手段と、
   前記重み付け手段による前記重み付け関数を変更する変更手段と
   を有することを特徴とするコンピュータ断層像撮影装置。
10. 前記変更手段は、
    前記部分画像データに対しても重み付け関数を時間的に変更することを特徴とする請求
    項９記載のコンピュータ断層像撮影装置。
11. 前記変更手段は、
    前記断層像生成手段により新たな断層像が生成される毎に、又は前記投影データ収集手
    段が前記所定回転角度範囲を変化する毎に、或いは前記投影データ収集手段により前記所
    定回転角度範囲分の投影データが収集される毎に、若しくは前記部分画像データが生成さ
    れる毎に、のいずれかのタイミングで、前記重み付け関数を変更することを特徴とする請
    求項９又は１０記載のコンピュータ断層像撮影装置。
12. Ｘ線源に対して被検体を挟んで前記被検体への投影方向を周期的に変化させながら前記
    被検体の複数のスライス分の投影データを順次収集する投影データ収集手段と、
    この投影データ収集手段により収集された投影データに基づいて、前記スライス毎に前
    記Ｘ線源の所定範囲毎の部分画像データを生成する部分画像生成手段と、
    この部分画像生成手段により前記被検体の表示画像を生成するのに必要な前記複数の部
    分画像データを合成する合成手段と、
    前記合成された複数の部分画像データ又は合成前の複数の部分画像データに対して所定
    の重み付け関数を乗算する重み付け手段と、
    前記重み付け手段による前記重み付け関数を変更する変更手段と
    を有することを特徴とするコンピュータ断層像撮影装置。
13. 前記表示画像は、時間的変位のある少なくとも１枚の断層像、時間的変位のない３次元
    画像又は時間的に変位のある３次元画像であることを特徴とする請求項１２記載のコンピ
    ュータ断層像撮影装置。

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