JP2017023516A - 放射線断層撮影装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線断層撮影装置において、画像誘導下の穿刺の際にリアルタイム性を保ちながらメタルアーチファクトが低減された断層像を表示する。
【解決手段】
針が挿入される被検体の部位を複数回スキャンすることにより、前記針の挿入開始前における前記部位の第１の投影データと前記針の挿入開始後における前記部位の第２の投影データとを収集するようデータ収集系を制御する第１の制御手段と、前記第２の投影データから前記第１の投影データを減算して第３の投影データを得る減算手段と、前記第１の投影データに基づく第１の画像と、前記第３の投影データに基づく第３の画像とを再構成する再構成手段と、前記第３の画像において画素値が所定の閾値を超える画素によって構成される第４の画像を得る閾値処理手段と、前記第１の画像に前記第４の画像を重ねて成る合成画像を表示するよう表示装置を制御する第２の制御手段と、を備えた構成とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、放射線断層撮影装置による画像誘導下の穿刺に適した画像化技術に関する。

従来、放射線断層撮影装置による画像誘導下の穿刺が行われている。画像誘導下の穿刺では、被検体内の目標物を含む領域を繰り返し撮像して、その断層像をほぼリアルタイム（real time）に表示する。術者は、その断層像を見ながら針を目標物に正確に差し込んでいく。

撮像領域内に針が入ってくると、断層像内には針が現れる。針は一般的に金属で構成されている。そのため、断層像内には針だけでなく、メタルアーチファクト（metal artifact）も同時に発生することが多い。穿刺において、メタルアーチファクトは、目標物や針の位置を特定しづらくするため、極力低減したい。

一方、断層像におけるメタルアーチファクト低減処理については、これまで、種々の提案が成され、その効果も確認されている。例えば、特許文献１においては、次のようなメタルアーチファクト低減処理が提案されている。まず、メタルアーチファクトが発生している断層画像上で関心領域を設定し、その関心領域の画像データ（image data）の平均値を当断層画像から減じてレベルシフト（shift）した断層画像から投影データ（projection data）を生成する。そして、この投影データの中から金属の存在するチャネルのデータのみを抽出して画像再構成する。これを元の断層画像から減じることにより、メタルアーチファクトに妨げられることなく、メタルアーチファクトに隠されていた部分をも再現することができる。

特許２８１４００１号公報

ここで、通常考える方法は、繰り返し撮像して得られる断層像にメタルアーチファクト低減処理を施し、処理済みの断層像を表示する方法である。

しかしながら、メタルアーチファクト低減処理は、一般的に計算量が多く、処理の完了までに一定以上の時間を要する。

そのため、当該方法は、処理に時間が掛かり過ぎてリアルタイム性が失われるため、穿刺には適用できない。

このような事情により、放射線断層撮影装置による画像誘導下の穿刺の際に、リアルタイム性を保ちながらメタルアーチファクトが低減された断層像を表示することが可能な技術が望まれている。

第１の観点の発明は、
針が挿入される被検体の部位を複数回スキャンすることにより、前記針の挿入開始前における前記部位の第１の投影データと前記針の挿入開始後における前記部位の第２の投影データとを収集するようデータ収集系を制御する第１の制御手段と、
前記第２の投影データから前記第１の投影データを減算して第３の投影データを得る減算手段と、
前記第１の投影データに基づく第１の画像と、前記第３の投影データに基づく第３の画像とを再構成する再構成手段と、
前記第３の画像において画素値が所定の閾値を超える画素によって構成される第４の画像を得る閾値処理手段と、
前記第１の画像に前記第４の画像を重ねて成る合成画像を表示するよう表示装置を制御する第２の制御手段と、を備えた放射線断層撮影装置を提供する。

第２の観点の発明は、
前記閾値が、メタルアーチファクトを表す画素値と金属を表す画素値との間の画素値である、上記第１の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第３の観点の発明は、
前記第１の制御手段が、前記針の挿入開始後に前記部位を連続的に複数回スキャンするよう前記データ収集系を制御し、
前記第２の制御手段が、前記第２の投影データが収集される度に前記合成画像を新たに表示するよう制御する、上記第１の観点または第２の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第４の観点の発明は、
前記第１の制御手段が、前記針の挿入開始の前後に亘って前記部位を複数回繰り返しスキャンして前記投影データを順次収集するよう前記データ収集系を制御し、
該投影データの収集に応答して、該投影データまたは該投影データに基づく画像の時間的な変化において一定レベル（level）を超える変化が生じたか否かを判定する判定手段をさらに備えており、
前記第１の投影データが、前記一定レベルを超える変化が生じたと判定される前の時点に収集された投影データであり、
前記第２の投影データが、前記一定レベルを超える変化が生じたと判定された後の時点に収集された投影データである、上記第３の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第５の観点の発明は、
前記再構成手段が、２次元逆投影処理により前記第１及び第３の画像を再構成する、上記第１の観点から第４の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第６の観点の発明は、
針が挿入される被検体の部位をスキャンして得られた該部位の画像において、前記針の挿入が予定される経路を含む領域を設定する設定手段と、
前記針の挿入開始後に前記部位を複数回繰り返しスキャンすることにより投影データを順次得るようデータ収集系を制御する第１の制御手段と、
前記投影データまたは該投影データに基づく再構成画像と前記領域の位置情報とに基づいて、前記針によるメタルアーチファクトが低減された画像の生成を行う生成手段と、
該生成された画像を表示するよう表示装置を制御する第２の制御手段と、を備えた放射線断層撮影装置を提供する。

第７の観点の発明は、
前記生成手段が、前記領域の位置情報に基づいて、前記投影データまたは該投影データに基づく再構成画像における前記針に対応する部分の探索を行う、上記第６の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第８の観点の発明は、
互いに隣接する第１及び第２のスライス（slice）を含んでおり、針が前記第１のスライスを通って前記第２のスライスに到達するよう挿入される部位を、前記針の挿入開始の前後に亘って複数回繰り返しスキャンすることにより投影データを順次収集するようデータ収集系を制御する第１の制御手段と、
前記第１のスライスを注目スライスに設定する第１の設定手段と、
前記注目スライスの投影データまたは該投影データに基づく再構成画像を用いて前記針によるメタルアーチファクトが低減された画像の生成を行う生成手段と、
該生成された画像を表示するよう表示装置を制御する第２の制御手段と、
前記第１のスライスの投影データまたは該投影データに基づく再構成画像を用いて、前記針が前記第２のスライスに到達したか否かの判定を行う判定手段と、
前記判定手段により前記針が前記第２のスライスに到達したとの判定がなされた場合に、前記第２のスライスを前記注目スライスに設定する第２の設定手段と、を備えた放射線断層撮影装置を提供する。

第９の観点の発明は、
前記針の挿入開始前における前記部位のスキャンにより得られた画像において、前記針の挿入が予定される経路を含む領域を設定する第３の設定手段をさらに備えており、
前記生成手段が、前記領域の位置情報に基づいて前記生成を行い、
前記判定手段が、前記領域の位置情報に基づいて前記判定を行う、上記第８の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第１０の観点の発明は、
前記生成手段が、前記注目スライスの投影データまたは該投影データに基づく再構成画像における前記領域に対応する範囲において前記針に対応する部分の探索を行い、
前記判定手段が、前記第１のスライスの投影データまたは該投影データに基づく再構成画像における前記領域に対応する部分に基づいて前記判定を行う、上記第９の観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第１１の観点の発明は、
前記生成手段が、事前に記憶された前記針の材質及び太さのうち少なくとも一つに係る情報を用いて前記生成を行う、上記第６の観点から第１０の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置を提供する。

第１２の観点の発明は、
コンピュータ（computer）を、上記第１の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点の放射線断層撮影装置における各手段として機能させるためのプログラム（program）を提供する。

上記観点の発明によれば、針の挿入中の投影データから針の挿入前の投影データを減算し、その差分の投影データを基に針とメタルアーチファクトが主要成分となる画像を再構成し、これに画素値の閾値処理を行ってほぼ針のみの画像を生成し、これを針の挿入前の投影データを基に再構成した画像に重ね合せて表示するので、針の挿入の際にメタルアーチファクトが低減された画像を表示させることができる。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のハードウェアの構成を概略的に示す図である。 第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソールの機能ブロック図である。 第１の実施形態における被検体がスキャンされる様子を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー図である。 第１の実施形態に係るメタルアーチファクトが低減された断層像を得る方法を説明するための図である。 第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソールの機能ブロック図である。 第２の実施形態における被検体がスキャンされる様子を模式的に示す図である。 第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー図である。 第２の実施形態に係る穿刺ルート領域の設定について説明するための図である。 第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソールの機能ブロック図である。 第３の実施形態における被検体がスキャンされる様子を模式的に示す図である。 第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー図である。 第３の実施形態に係る穿刺ルート領域の設定について説明するための図である。 第１の時点でのスライスと生検針との位置関係と、その時点で行われたスキャンによって得られる断層像とを示す図である。 第２の時点でのスライスと生検針との位置関係と、その時点で行われたスキャンによって得られる断層像とを示す図である。 第３の時点でのスライスと生検針との位置関係と、その時点で行われたスキャンによって得られる断層像とを示す図である。

以下、発明の実施形態について説明する。なお、これにより発明は限定されない。

図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置（X-ray Computed Tomography system）のハードウェア（hardware）の構成を概略的に示す図である。

図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、ガントリ（gantry）２、撮影テーブル（imaging table）４、及び操作コンソール（console）６を備えている。なお、ガントリ２及び撮影テーブル４は、発明におけるデータ収集系の一例である。

ガントリ２は、Ｘ線管２１、アパーチャ（aperture）２２、コリメータ装置（collimator device）２３、Ｘ線検出器２４、データ収集部２５、回転部２６、高電圧電源２７、アパーチャ駆動装置２８、回転駆動装置２９、及びガントリ・テーブル制御部３０を有している。

Ｘ線管２１及びＸ線検出器２４は、空洞部２Ｂを挟み対向して配置されている。

アパーチャ２２は、Ｘ線管２１と空洞部２Ｂとの間に配置されている。Ｘ線管２１のＸ線焦点からＸ線検出器２４に向けて放射されるＸ線をファンビーム（fan beam）やコーンビーム（cone beam）に成形する。

コリメータ装置２３は、空洞部２ＢとＸ線検出器２４との間に配置されている。コリメータ装置２３は、Ｘ線検出器２４に入射する散乱線を除去する。

Ｘ線検出器２４は、Ｘ線管２１から放射される扇状のＸ線ビームの広がり方向（チャネル（channel）方向という）および厚み方向（列方向という）に、２次元的に配列された複数のＸ線検出素子を有している。各Ｘ線検出素子は、空洞部２Ｂに配された被検体５の透過Ｘ線をそれぞれ検出し、その強度に応じた電気信号を出力する。被検体５は、例えば、人間や動物などの生体である。

データ収集部２５は、Ｘ線検出器２４の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号を受信し、Ｘ線データに変換して収集する。

回転部２６は、空洞部２Ｂの周りに回転可能に支持されている。回転部２６には、Ｘ線管２１、アパーチャ２２、コリメータ装置２３、Ｘ線検出器２４、及びデータ収集部２５が搭載されている。

撮影テーブル４は、クレードル（cradle）４１、クレードル駆動装置４２を有している。被検体５は、クレードル４１の上に載置される。クレードル駆動装置４２は、クレードル４１をガントリ２の空洞部２Ｂすなわち撮影空間に入れ出しする。

高電圧電源２７は、Ｘ線管２１に高電圧及び電流を供給する。

アパーチャ駆動装置２８、アパーチャ２２を駆動しその開口を変形させる。

回転駆動装置２９、回転部２６を回転駆動する。

ガントリ・テーブル制御部３０は、ガントリ２内の各装置・各部、撮影テーブル４等を制御する。

操作コンソール６は、操作者からの各種操作を受け付ける。操作コンソール６は、入力装置６１、表示装置６２、記憶装置６３、及び演算処理装置６４を有している。本例では、操作コンソール６は、コンピュータ（computer）により構成されている。

なお、ここでは、図１に示すように、被検体５の体軸方向、すなわち撮影テーブル４による被検体５の搬送方向をｚ方向とする。また、鉛直方向をｙ方向、ｙ方向およびｚ方向に直交する水平方向をｘ方向とする。

（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソールの機能ブロック図（block diagram）である。

第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソール６は、機能ブロックとして、スキャン制御部７１、減算処理部７２、平均化処理部７３、画像再構成部７４、閾値処理部７５、及び表示制御部７６を有している。

なお、操作コンソール６は、演算処理装置６４が所定のプログラム（program）を実行することにより各機能ブロックとして機能する。所定のプログラムは、例えば、記憶装置６３または外部接続された記憶装置または記憶媒体に記憶されている。

スキャン制御部７１は、操作者の操作に応じて、スキャンが実施されるようガントリ・テーブル制御部３０を制御する。

図３は、第１の実施形態における被検体がスキャンされる様子を模式的に示す図である。本例では、図３に示すように、クレードル４１に載置された被検体５の所定の部位５ａを含む撮影空間Ｒ１に対してスキャンが実施される。スキャンは、Ｘ線管２１及びＸ線検出器１４を被検体５の周りに回転させながら、Ｘ線管２１のＸ線焦点から被検体５にＸ線を照射することにより行われる。スキャンを実施すると、Ｘ線検出器２４におけるＸ線検出素子の配列構造に起因して、撮影空間をｚ軸方向にスライスして成る複数のスライスの各々について複数ビュー（view）の投影データが収集される。ここでは、１回のスキャン実施により、０．６２５ｍｍ厚のスライス２４枚分の投影データが収集されるものとする。また本例では、この部位５ａに病変部５ｃが含まれる場合を想定する。術者は、連続的なスキャンによってほぼリアルタイムに表示される部位５ａの断層像を見ながら、部位５ａの表面から病変部５ｃに達するまで生検針を挿入する穿刺を行う。

スキャンは２種類のスキャンが行われる。一種類目は、穿刺を開始する前に行われる第１のスキャンである。二種類目は、穿刺を開始した後に複数回にわたって繰り返し連続的に行われる第２のスキャンである。ここでは、第１のスキャンで得られた投影データを第１の投影データと呼ぶことにする。また、第２のスキャンで得られた投影データを第２の投影データと呼ぶことにする。スキャンは、ビュー角度範囲を１８０度＋Ｘ線ビームのファン角（fan angle）αとする、いわゆるハーフスキャン（half scan）とする。またスキャンは、スキャンを開始するビュー角度をすべて同じにして実施する。撮影空間内における部位５ａの位置は、穿刺開始の前後で変化させないようにする。

減算処理部７２は、第２のスキャンによって第２の投影データが得られる度に、その得られた第２の投影データから第１の投影データを減算する処理を行って、その差分を表す第３の投影データを得る。したがって、第２のスキャンを実施する際に撮影空間のスライスに生検針が含まれている場合には、そのスライスに対応する第３の投影データは、その針の存在によるＸ線吸収の変化分を表す投影データになる。また、第２のスキャンを実施する際に撮影空間に生検針が含まれていない場合には、そのスライスに対応する第３の投影データは、ノイズ成分（noise component）を除いて０レベルのデータになる。減算処理は、同じビュー、列、チャネルのデータ間で行う。この減算処理は、各スライスについて同様に行う。

平均化処理部７３は、複数スライスに対応する複数の投影データが得られる度に、これらをｚ軸方向に平均化処理して、より厚みのある少ない枚数のスライスに対応する投影データを得る。ここでは、０．６２５ｍｍ×２４枚のスライスに対応した２４枚分の投影データに対して８枚分を１枚分にまとめる平均化処理を行い、５ｍｍ×３枚のスライスに対応した３枚分の投影データを得るものとする。平均化処理部７３は、第１の投影データと第３の投影データとに対してこの平均化処理を行う。

画像再構成部７４は、平均化処理済みの投影データに基づいて画像再構成処理を行い、断層像を得る。画像再構成処理には、例えば、２次元逆投影処理を用いる。２次元逆投影処理は、現在主流の３次元逆投影処理よりも計算量が少なくてすむ。そのため、短時間に画像を再構成することができる。

画像再構成部７４は、第１のスキャンの実施によって第１の投影データが収集されたときに、その平均化処理済みの第１の投影データに基づいて画像再構成処理を行い、第１の断層像を得る。また、画像再構成部６４は、上記の減算処理によって第３の投影データが収集されたときに、その平均化処理済みの第３の投影データに基づいて画像再構成処理を行い、第３の断層像を得る。画像再構成処理は、各スライスについて同様に行う。

閾値処理部７５は、第３の断層像において画素ごとに画素値（ＣＴ値）の閾値判定を行い、所定の閾値以下の画素値についてはその画素値を何も描写しない０レベルに変換する。つまり、所定の閾値を超えた画素値を有する画素だけを抽出し、抽出された画素から成る断層像を得る。この所定の閾値は、メタル（金属）を表す画素値よりも小さく、メタルアーチファクトを表す画素値よりも大きい値に設定する。これにより、第３の断層像にメタルで構成される生検針とそのメタルアーチファクトとが含まれている場合に、メタルアーチファクトが除去され、生検針だけが抽出された断層像を得ることができる。

表示制御部７６は、各スライスについて、第１の断層像に閾値処理済みの第３の断層像を重ねて成る合成断層像を得る。ここでは、この断層像を第４の断層像と呼ぶことにする。表示制御部７６は、各スライスの第４の断層像を画面に表示するよう表示装置６２を制御する。これにより、各スライスに生検針が含まれるような場合であっても、メタルアーチファクトが除去された断層像を表示させることができる。

次に、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れについて説明する。

図４は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー図（flowchart）である。また、図５は、第１の実施形態に係るメタルアーチファクトが低減された断層像を得る方法を説明するための図である。

なおここでは、被検体５は既に撮影テーブル４のクレードル４１に載置されて空洞部２Ｂに搬送され、部位５ａは撮影空間Ｒ１に配置されているものとする。

ステップ（step）Ｓ１では、穿刺開始前のスキャンを実施する。具体的には、穿刺が開始される前の段階で、操作者が入力装置６１を用いて穿刺開始前のスキャンを実施するコマンド（command）の入力を行う。スキャン制御部７１は、このコマンドの入力を検知して、穿刺開始前のスキャンを実施するようガントリ・テーブル制御部３０に制御信号を送る。ガントリ・テーブル制御部３０は、この制御信号を受けてガントリ２の各部及び撮影テーブル４を制御する。これにより、穿刺開始前のスキャンが実施される。穿刺開始前のスキャンの実施により、部位５ａを含む撮影空間Ｒ１に対して２４スライス分の第１の投影データが収集される。穿刺開始前のスキャンは基本的に１回だけ実施されるが、複数回実施されるようにしてもよい。複数回実施した場合には、その中の１つのスキャンにより得られた投影データを処理対象としてもよいし、複数回のスキャンにより得られた投影データをすべて加算しレベル調整して成る投影データを処理対象としてもよい。

ステップＳ２では、穿刺開始後のスキャンを実施する。具体的には、穿刺が開始される直前の段階で、操作者が入力装置６１を用いて穿刺開始後の連続的なスキャンを実施するコマンドの入力を行う。スキャン制御部７１は、このコマンドの入力を検知して、穿刺開始後のスキャンを実施するようガントリ・テーブル制御部３０に制御信号を送る。ガントリ・テーブル制御部３０は、この制御信号を受けてガントリ２の各部及び撮影テーブル４を制御する。これにより、穿刺開始後のスキャンが実施される。穿刺開始後のスキャンの実施により、部位５ａを含む撮影空間における２４スライス分の第２の投影データが収集される。穿刺開始後のスキャンは基本的に複数回連続的に繰り返し実施され、投影データが順次得られる。

ステップＳ３では、投影データの減算処理を行う。具体的には、減算処理部７２が、２４枚のスライスの各々について、第２の投影データから第１の投影データを減算する処理を行ってその差分を表す第３の投影データを得る。

ステップＳ４では、投影データの平均化処理を行う。具体的には、平均化処理部７３が、２４枚のスライスに対応する第１の投影データに対し、ｚ軸方向に平均化処理して、３枚のスライスＳＬ１１〜ＳＬ１３についての平均化処理済みの第１の投影データＰ１を得る。この処理は１回目だけ行い、２回目以降は省略する。また、平均化処理部７３は、２４枚のスライスに対応する第３の投影データに対し、ｚ軸方向に平均化処理して、３枚のスライスＳＬ１１〜ＳＬ１３についての平均化処理済みの第３の投影データＰ３を得る。

図５（ａ）左は、穿刺開始前のスキャンを行ったときの部位５ａと３枚のスライスＳＬ１１〜ＳＬ１３とを示している。図５（ａ）中央は、この穿刺開始前のスキャンを行って得られる第１の投影データＰ１の一例として、スライスＳＬ１３、１ビュー分に対応するものを示している。投影データは、横軸をチャネル番号ＣＨ、縦軸をＸ線吸収量μとして表される。穿刺開始前のスキャンでは、図示の如く、生検針９はスライス内に存在しないので、第１の投影データＰ１には生検針９によるＸ線吸収の大きな領域は見られない。

図５（ｂ）左は、穿刺開始後のスキャンを行ったときの部位５ａと３枚のスライスＳＬ１１〜ＳＬ１３とを示している。また、図５（ｂ）中央は、この穿刺開始後のスキャンを行って得られる第２の投影データＰ２の一例として、スライスＳＬ１３、１ビュー分に対応する投影データを示している。穿刺開始後のスキャンでは、図示の如く、生検針９はスライス内に存在している可能性があるので、第２の投影データＰ２には生検針９によるＸ線吸収の高い領域が含まれることがある。

図５（ｃ）中央は、第２の投影データＰ２から第１の投影データＰ１を減算して得られる第３の投影データＰ３の一例として、スライスＳＬ１３、１ビュー分に対応するものを示している。スライスＳＬ１１〜ＳＬ１３のいずれかに生検針９が存在している場合、そのスライスの第３の投影データＰ３には生検針９によるＸ線吸収の高い領域のみが含まれる。

ステップＳ５では、画像再構成処理を行う。具体的には、画像再構成部７４が、各スライスＳＬ１１〜ＳＬ１３について、平均化処理済みの第１の投影データＰ１に基づいて画像再構成処理を行い、第１の断層像Ｇ１を得る。この処理は１回目だけ行い、２回目以降は省略する。

図５（ａ）右は、第１の断層像Ｇ１の一例として、スライスＳＬ１３の第１の断層像を示している。この第１の断層像Ｇ１には、生検針９は含まれない。

また、画像再構成部７４が、各スライスＳＬ１１〜ＳＬ１３について、平均化処理済みの第３の投影データＰ３に基づいて画像再構成処理を行い、第３の断層像Ｇ３を得る。

図５（ｃ）右は、第３の断層像Ｇ３の一例として、スライスＳＬ１３の第３の断層像を示している。スライス内に生検針９が存在している場合、この第３の断層像Ｇ３には、図示のように生検針９が現れることになる。ただし、第３の断層像Ｇ３には、除去しきれなかったメタルアーチファクトが含まれることがある。

なお、図５（ｂ）右は、第２の投影データＰ２に基づいて画像再構成したときに得られる第２の断層像を示している。スライス内に生検針９が存在している場合、この第２の断層像Ｇ２には、図示のように生検針９だけでなく、メタルアーチファクトＭＡが現れることになる。

ステップＳ６では、断層像の閾値処理を行う。具体的には、閾値処理部７５が、各スライスＳＬ１１〜ＳＬ１３について、第３の断層像Ｇ３において所定の閾値を超えた画素値を有する画素だけを抽出し、抽出された画素から成る断層像を得る。閾値は、例えば、メタルアーチファクトを表す画素値と金属（メタル）を表す画素値との間の画素値に設定する。これにより、第３の断層像に生検針と除去しきれなかったメタルアーチファクトとが含まれている場合に、そのメタルアーチファクトがさらに精度よく除去され、ほぼ生検針だけが抽出された、閾値処理済みの第３の断層像Ｇ３が得られる。

ステップＳ７では、断層像を合成する。具体的には、表示制御部７６が、各スライスＳＬ１１〜ＳＬ１３について、第１の断層像Ｇ１に閾値処理済みの第３の断層像Ｇ３を重ねた合成断層像よとして第４の断層像Ｇ４を生成する。

図５（ｄ）は、第１の断層像Ｇ１に閾値処理済みの第３の断層像Ｇ３を重ねて得られる第４の断層像Ｇ４を模式的に示す図である。第４の断層像Ｇ４には、部位５ａと生検針９とが含まれるが、メタルアーチファクトはほとんど含まれない。

ステップＳ８では、合成された断層像を表示する。具体的には、表示制御部７６が、各スライスＳＬ１１〜ＳＬ１３について、合成断層像を表示する。これにより、各スライスに生検針が含まれるような場合であっても、メタルアーチファクトが除去された断層像を表示させることができる。

ステップＳ９では、スキャンを終了するか判定する。具体的には、スキャン制御部７１が、スキャン終了のコマンドが入力されているかなどを検知し、スキャンを終了するか否かを判定する。終了すると判定された場合には、スキャンを終了する。終了しないと判定された場合には、ステップＳ２に戻り、スキャンを継続する。

このような第１の実施形態によれば、穿刺中の投影データから穿刺前の投影データを減算し、その差分の投影データを基に生検針とメタルアーチファクトが主要成分となる断層像を再構成し、これに画素値の閾値処理を行ってほぼ生検針のみの断層像を生成し、これを穿刺前の投影データを基に再構成した断層像に重ね合せて表示するので、穿刺の際にメタルアーチファクトが低減された断層像を表示させることができる。また、投影データや断層像において生検針やメタルアーチファクトに対応する情報を検出し、これを低減するための処理を行っていないので、計算量の大幅な増大を避けることができ、断層像の表示におけるリアルタイム性も保つこともできる。

なお、第１の実施形態において、次のような変形例を考えることもできる。スキャン制御部７１は、生検針の挿入が開始される前後に亘って部位５ａを複数回連続的に繰り返しスキャンして各スライスに対応する投影データを順次得るよう、ガントリ・テーブル制御部３０を制御する。上記第１の投影データは、得られた投影データまたはこの投影データに基づく画像の時間的な変化において一定レベルを超える変化が生じる前の直近の一定期間内に得られた投影データとする。また、第２の投影データは、得られた投影データまたはこの投影データに基づく画像の時間的な変化において上記一定レベルを超える変化が生じた後に得られた投影データとする。一定レベルを超える変化が生じたか否かの判定は、例えば、時間的に隣接する２つの投影データまたは画像の間で、各チャネルのデータ値や各画素値の差分を求め、これらの合計値あるいはその正規化した値がある閾値を超えるか否かで行う。このようにすることで、スライス内に生検針が入る直前の投影データを第１の投影データすることができ、結果的に通常の断層像に生検針の断層像を重ねた画像、すなわちメタルアーチファクトが低減された生検針を含む断層像を表示させることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、ハードウェア的な構成は第１の実施形態と同じであるが、機能に異なる部分がある。

図６は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソールの機能ブロック図である。

第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソール６ａは、機能ブロックとして、スキャン制御部８１、平均化処理部８２、画像再構成部８３、穿刺ルート（route）領域設定部８４、断層像生成部８５、及び表示制御部８６を有している。

スキャン制御部８１は、投影データを収集するためのスキャンが実施されるようガントリ・テーブル制御部を制御する。

図７は、第２の実施形態における被検体がスキャンされる様子を模式的に示す図である。本例では、図７に示すように、クレードル４１に載置された被検体５の所定の部位５ａを含む撮影空間Ｒ２に対してスキャンが実施される。スキャンは、Ｘ線管２１及びＸ線検出器１４を被検体５の周りに回転させながら、Ｘ線管２１のＸ線焦点から被検体５にＸ線を照射することにより行われる。スキャンを実施すると、Ｘ線検出器２４におけるＸ線検出素子の配列構造に起因して、撮影空間をｚ軸方向にスライスして成る複数のスライスの各々について複数ビューの投影データが収集される。ここでは、１回のスキャン実施により、０．６２５ｍｍ厚のスライス８枚分の投影データが収集されるものとする。また本例では、この部位５ａに病変部５ｃが含まれる場合を想定する。術者は、連続的なスキャンによってほぼリアルタイムに表示される部位５ａの断層像を見ながら、部位５ａの表面から病変部５ｃに達するまで生検針を挿入する穿刺を行う。

平均化処理部８２は、撮影空間における複数のスライスについての投影データあるいは断層像をｚ軸方向に平均化して、より厚くより少ない数のスライスの投影データあるいは断層像を得る処理を行う。ここでは、０．６２５ｍｍ厚のスライス８枚分を５ｍｍ厚のスライス１枚にまとめる。

画像再構成部８３は、投影データに基づいて断層像を再構成する処理を行う。

穿刺ルート領域設定部８４は、穿刺時における生検針の挿入予定経路を穿刺ルートとして設定する処理を行う。

断層像生成部８５は、限定的なメタルアーチファクト低減処理を含む断層像生成処理を行う。

表示制御部８６は、断層像等を画面に表示するよう表示装置６２を制御する処理を行う。

次に、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れについて説明する。

図８は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー図である。また、図９は、穿刺ルート領域の設定について説明するための図である。

ステップＡ１では、穿刺開始前のスキャンを実施する。具体的には、穿刺が開始される前の段階で、操作者が入力装置６１を用いて穿刺開始前のスキャンを実施するコマンドの入力を行う。スキャン制御部８１は、このコマンドの入力を検知して、穿刺開始前のスキャンを実施するようガントリ・テーブル制御部３０に制御信号を送る。ガントリ・テーブル制御部３０は、この制御信号を受けてガントリ２の各部及び撮影テーブル４を制御する。これにより、穿刺開始前のスキャンが実施される。穿刺開始前のスキャンの実施により、部位５ａを含む撮影空間Ｒ２に対して８スライス分の第１の投影データＰ１が収集される。

ステップＡ２では、投影データの平均化処理を行う。具体的には、平均化処理部８２が、８枚のスライスに対応する第１の投影データ対し、ｚ軸方向に平均化処理して、１枚のスライスＳＬ２１に対応する平均化処理済みの第１の投影データＰ１を得る。

図９（ａ）は、穿刺開始前のスキャンを行ったときの部位５ａと１枚のスライスＳＬ２１とを示している。穿刺開始前のスキャンでは、図示の如く、生検針９はスライス内に存在しないので、第１の投影データＰ１には生検針９によるＸ線吸収の大きな領域はない。

ステップＡ３では、画像再構成処理を行う。具体的には、画像再構成部８３が、スライスＳＬ２１の平均化処理済みの第１の投影データに基づいて画像再構成処理を行い、第１の断層像Ｇ１を得る。

ステップＡ４では、断層像を表示する。具体的には、表示制御部８６が、ステップＡ３で再構成されたスライスＳＬ２１の第１の断層像Ｇ１を画面に表示するよう表示装置６２を制御する。

図９（ｂ）は、第１の断層像Ｇ１の表示例を示している。第１の断層像Ｇ１は、病変部５ｃを含む部位５ａのＳＬ２１に対応した断層像となる。

ステップＡ５では、穿刺ルート領域を設定する。具体的には、操作者が、表示された第１の断層像上で生検針の挿入が予定される経路すなわちルートを指定する。このルートの指定は、例えば、図９（ｃ）に示すように、入力装置６１を用いて、穿刺の目標である病変部５ｃの中心位置Ｋ１１と生検針９を挿入する部位５ａの表皮の位置Ｋ１２とを指定し、Ｋ１１を起点にＫ１２を通ってスライスＳＬ２１の境界まで伸びる線分Ｊ１を指定する。そして、図９（ｄ）に示すように、穿刺ルート領域設定部８４は、指定された線分Ｊ１を穿刺ルートとして設定し、その線分Ｊ１を含む局所領域Ｑ１を穿刺ルート領域として設定する。

ステップＡ６では、穿刺開始後のスキャンを実施する。具体的には、穿刺が開始される直前の段階で、操作者が入力装置６１を用いて穿刺開始後の連続的なスキャンを実施するコマンドの入力を行う。スキャン制御部８１は、このコマンドの入力を検知して、穿刺開始後のスキャンを実施するようガントリ・テーブル制御部３０に制御信号を送る。ガントリ・テーブル制御部３０は、この制御信号を受けてガントリ２の各部及び撮影テーブル４を制御する。これにより、穿刺開始後のスキャンが実施される。穿刺開始後のスキャンの実施により、部位５ａを含む撮影空間における８スライス分の第２の投影データが収集される。穿刺開始後のスキャンは基本的に複数回連続的に繰り返し実施される。

ステップＡ７では、投影データの平均化処理を行う。具体的には、平均化処理部８２が、８枚のスライスに対応する第２の投影データ対し、ｚ軸方向に平均化処理して、１枚のスライスＳＬ２１に対応する平均化処理済みの第２の投影データを得る。

ステップＡ８では、限定的メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理を行う。具体的には、断層像生成部８５が、ステップＡ５で設定された穿刺ルート領域に基づいて、生検針（メタル；金属）が穿刺ルート領域にのみ挿入されることを前提とした、メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理を行う。

例えば、メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理として、次のような処理を想定する。スライスＳＬ２１に対応する第２の投影データにおいて、ビューごとに、生検針による高Ｘ線吸収を示すデータ領域を探索し、検出された場合には、そのデータ領域をその近傍のデータまたはそれに近いデータで埋め合わせる、あるいはフィッティング（fitting）する補正をする。このような処理を行って補正処理済み投影データを得る。次に、ビューごとに、スライスＳＬ２１に対応する第２の投影データから補正処理済み投影データを減算して、減算処理済み投影データを得る。スライスＳＬ２１に生検針が含まれている場合には、補正処理済み投影データは、生検針がなかったときに相当する投影データとなり、また、減算処理済み投影データは、生検針による高Ｘ線吸収を示すデータのみが抽出された投影データとなる。そして、補正処理済み投影データに基づいて再構成された断層像に、減算処理済み投影データに基づいて再構成された断層像を重ねて合成断層像を得る。これにより、スライスＳＬ２１に生検針が含まれていない場合には、通常の断層像が得られ、生検針が含まれている場合には、メタルアーチファクトが低減された生検針を含む断層像を得ることができる。

ここで、上記のメタルアーチファクト低減付き断層像生成処理において、投影データ上で生検針による高Ｘ線吸収を示すデータ領域を探索する範囲を、穿刺ルート領域をＸ線焦点から投影した領域に対応する範囲に限定する。このようにすることで、投影データの全範囲を探索する必要がなくなり、計算量を低減して、メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理に要する時間を短縮することができる。なお、投影データ上で生検針による高Ｘ線吸収を示すデータ領域を探索する際には、穿刺ルート領域だけでなく、生検針の材質や太さの情報を利用するようにしてもよい。生検針の材質が分かれば、生検針のＸ線吸収量が推定できるので、投影データのプロファイル（profile）上で生検針による高Ｘ線吸収を示すデータの高さを推定することができ、検出精度が向上する。また、生検針の太さが分かれば、投影データのプロファイル上で生検針による高Ｘ線吸収を示すデータ領域の幅を推定することができ、検出精度が向上する。生検針の材質や太さは、操作者が直接入力するか、予めＸ線ＣＴ装置の記憶装置に候補を商品名や商品番号と対応付けて記憶させておき、操作者がその中から選択して決定するようにしてもよい。生検針の材質としては、例えば、ステンレス合金（stainless steal）、タングステン合金（tungsten steal）などが考えられる。また、生検針の太さ（直径）としては、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍなどが考えられる。

また例えば、メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理として、次のような処理を想定する。スライスＳＬ２１に対応する第２の投影データに基づいて、断層像を再構成する。次に、この断層像において、画素値（ＣＴ値）を基に、生検針による高Ｘ線吸収を示す画像領域を探索し、検出された場合には、その画像領域の位置や形状に基づいてメタルアーチファクトを検出して低減する補正をする。これにより、スライスＳＬ２１に生検針が含まれていない場合には、通常の断層像が得られ、生検針が含まれている場合には、メタルアーチファクトが低減された生検針を含む断層像を得ることができる。

ここで、上記のメタルアーチファクト低減付き断層像生成処理において、断層像上で生検針による高Ｘ線吸収を示す画像領域を探索する範囲を、穿刺ルート領域に対応する範囲に限定する。このようにすることで、画像領域の全範囲を探索する必要がなくなり、計算量を低減して、メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理に要する時間を短縮することができる。なお、断層像上で生検針による高Ｘ線吸収を示す画像領域を探索する際には、穿刺ルート領域だけでなく、生検針の材質や太さの情報を利用するようにしてもよい。生検針の材質が分かれば、生検針のＸ線吸収量が推定できるので、断層像上で生検針による高Ｘ線吸収を示す画素の画素値の大きさを推定することができ、検出精度が向上する。また、生検針の太さが分かれば、断層像上で生検針による高Ｘ線吸収を示す画像領域のサイズ（径）を推定することができ、検出精度が向上する。

ステップＡ９では、断層像を表示する。具体的には、表示制御部８６が、ステップＡ８で得られた断層像を画面に表示するよう、表示装置６２を制御する。断層像が既に表示されている場合には、更新する形で表示する。

ステップＡ１０では、スキャンを終了するか判定する。具体的には、スキャン制御部８１が、スキャン終了のコマンドが入力されているかなどを検知し、スキャンを終了するか否かを判定する。終了すると判定された場合には、スキャンを終了する。終了しないと判定された場合には、ステップＡ６に戻り、スキャンを継続する。

このような第２の実施形態によれば、穿刺ルート領域を設定することで、メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理において、例えば高Ｘ線吸収領域の探索範囲を絞り込むなど、処理内容を減縮することができ、上記時間をさらに短縮することができる。

（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソールの機能ブロック図である。

第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソール６ｂは、機能ブロックとして、スキャン制御部９１、平均化処理部９２、画像再構成部９３、穿刺ルート領域設定部９４、注目スライス設定部９５、差分判定部９６、断層像生成部９７、針位置判定部９８、及び表示制御部９９を有している。

スキャン制御部９１は、投影データを収集するためのスキャンが実施されるようガントリ・テーブル制御部を制御する。

図１１は、第３の実施形態における被検体がスキャンされる様子を模式的に示す図である。本例では、図１１に示すように、クレードル４１に載置された被検体５の所定の部位５ａを含む撮影空間Ｒ３に対してスキャンが実施される。スキャンは、Ｘ線管２１及びＸ線検出器１４を被検体５の周りに回転させながら、Ｘ線管２１のＸ線焦点から被検体５にＸ線を照射することにより行われる。スキャンを実施すると、Ｘ線検出器２４におけるＸ線検出素子の配列構造に起因して、撮影空間をｚ軸方向にスライスして成る複数のスライスの各々について複数ビューの投影データが収集される。ここでは、１回のスキャン実施により、０．６２５ｍｍ厚のスライス２４枚分の投影データが収集されるものとする。また本例では、この部位５ａに病変部５ｃが含まれる場合を想定する。術者は、連続的なスキャンによってほぼリアルタイムに表示される部位５ａの断層像を見ながら、部位５ａの表面から病変部５ｃに達するまで生検針を挿入する穿刺を行う。

平均化処理部９２は、撮影空間における複数のスライスについての投影データあるいは断層像をｚ軸方向に平均化して、より厚くより少ない数のスライスの投影データあるいは断層像を得る処理を行う。

画像再構成部９３は、投影データに基づいて断層像を再構成する処理を行う。

穿刺ルート領域設定部９４は、穿刺時における生検針の挿入予定経路を穿刺ルートとして設定する処理を行う。

注目スライス設定部９５は、断層像生成処理などを行う対象となる注目スライスを設定する処理を行う。

差分判定部９６は、穿刺ルート領域において生検針の動きがあったか否かを時系列的なデータ間の差分より判定する処理を行う。

断層像生成部９７は、限定的なメタルアーチファクト低減処理を含む断層像生成処理を行う。

針位置判定部９８は、穿刺ルート領域の注目スライス部分内の画像を基に、生検針の先端が穿刺ルート領域の注目スライス部分内にあるか否かを判定する処理を行う。

表示制御部９９は、断層像等を画面に表示するよう表示装置６２を制御する処理を行う。

次に、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れについて説明する。

図１２は、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における処理の流れを示すフロー図である。

ステップＢ１では、穿刺開始前のスキャンを実施する。具体的には、穿刺が開始される前の段階で、操作者が入力装置６１を用いて穿刺開始前のスキャンを実施するコマンドの入力を行う。スキャン制御部９１は、このコマンドの入力を検知して、穿刺開始前のスキャンを実施するようガントリ・テーブル制御部３０に制御信号を送る。ガントリ・テーブル制御部３０は、この制御信号を受けてガントリ２の各部及び撮影テーブル４を制御する。これにより、穿刺開始前のスキャンが実施される。穿刺開始前のスキャンの実施により、部位５ａを含む撮影空間Ｒ３に対して２４スライス分の第１の投影データが収集される。

ステップＢ２では、画像再構成処理を行う。具体的には、画像再構成部９３が、２４スライスについて、第１の投影データに基づいて画像再構成処理を行い、第１の断層像を得る。

ステップＢ３では、平均化処理を行う。具体的には、平均化処理部９２が、２４枚のスライスに対応する第１の断層像に対し、ｚ軸方向に平均化処理して、３枚のスライスＳＬ３１〜ＳＬ３３に対応する第１の断層像を得る。また、平均化処理部９２は、２４スライスについて、第１の投影データをｚ軸方向に平均化処理して、３枚のスライスＳＬ３１〜ＳＬ３３に対応する第１の投影データを得る。

ステップＢ４では、断層像及び投影像を表示する。具体的には、表示制御部９９が、ステップＢ３で得られた各スライスＳＬ３１〜ＳＬ３３の第１の断層像と、ステップＢ２で得られた２４スライスの第１の断層像をｘ軸方向に投影した投影像とを表示するよう、表示装置６２を制御する。

図１３（ａ）は、投影像Ｇｘの表示例を示している。投影像Ｇｘは、穿刺開始前のスキャンを行ったときの部位５ａにおける３枚のスライスＳＬ３１〜ＳＬ３３の第１の断層像をｘ軸方向に投影した画像である。穿刺開始前のスキャンでは、生検針９はスライス内に存在しないので、投影像Ｇｘに生検針９は含まれない。

なお、ステップＢ３で得られた投影像の代わりに、事前にスカウトスキャンを行って得られた、ｘ軸方向に投影したスカウト像を画面に表示するようにしてもよい。

ステップＢ５では、穿刺ルート領域を設定する。

図１３（ｂ）は、穿刺ルート及び穿刺ルート領域の設定例を示している。具体的には、操作者が、表示された投影像上で生検針の挿入が予定される穿刺ルートを指定する。穿刺ルートは、図１３（ｂ）に示すように、スライスＳＬ３２に含まれる病変部５ｃの中心位置Ｋ２１を起点に、スライスＳＬ３３に含まれる部位５ａの表面の位置Ｋ２２を通って投影像Ｇｘの境界までの線分Ｊ２で表される直線ルートを想定する。このルートの指定は、例えば、入力装置６１を用いて、穿刺の目標である病変部５ｃの中心位置Ｋ２１と生検針９を挿入する部位５ａの表皮の位置Ｋ２２とを指定することにより行われる。穿刺ルート領域設定部９４は、指定された線分Ｊ２を穿刺ルートとして設定し、その線分Ｊ２を含む局所領域Ｑ２を穿刺ルート領域として設定する。

図１３（ｂ）下は、スライスＳＬ３１〜ＳＬ３３の第１の断層像Ｇ１をそれぞれ示している。本例では、図１３（ｂ）に示すように、穿刺ルート領域Ｑ２は、スライスＳＬ３１部分とスライスＳＬ３２部分とに分かれる。

ステップＢ６では、注目スライスを設定する。具体的には、注目スライス設定部９５が、設定された穿刺ルートに基づいて、生検針が挿入される部位５ａの表面の位置が含まれるスライスを注目スライスＩＳＬに設定する。本例では、スライスＳＬ３１を注目スライスに設定する。

ステップＢ７では、穿刺開始後のスキャンを実施する。

具体的には、穿刺が開始される直前の段階で、操作者が入力装置６１を用いて穿刺開始後の連続的なスキャンを実施するコマンドの入力を行う。スキャン制御部９１は、このコマンドの入力を検知して、穿刺開始後のスキャンを実施するようガントリ・テーブル制御部３０に制御信号を送る。ガントリ・テーブル制御部３０は、この制御信号を受けてガントリ２の各部及び撮影テーブル４を制御する。これにより、穿刺開始後のスキャンが実施される。穿刺開始後のスキャンの実施により、部位５ａを含む撮影空間における２４スライス分の第２の投影データが収集される。穿刺開始後のスキャンは基本的に複数回連続的に繰り返し実施される。

ステップＢ８では、投影データの平均化処理を行う。具体的には、平均化処理部９２が、２４枚のスライスに対応する第２の投影データに対し、ｚ軸方向に平均化処理して、３枚のスライスＳＬ３１〜ＳＬ３３に対応する平均化処理済みの第２の投影データを得る。

ステップＢ９では、画像再構成処理を行う。具体的には、画像再構成部９３が、各スライスＳＬ３１〜ＳＬ３３について、第２の投影データに基づいて画像再構成処理を行い、第２の断層像を得る。

ステップＢ１０では、差分判定処理を行う。具体的には、差分判定部９６が、ステップＢ９で得られた注目スライスＩＳＬの第２の断層像における穿刺ルート領域の注目スライス部分に対応する画像と、前回表示された同じスライスの断層像における同じ部分の画像とを比較し、その差分が一定レベル以上であるか否かを判定する。つまり、穿刺ルート領域のうち注目スライス部分において生検針の有意な動きがあったか否かを判定する。判定は、例えば、穿刺ルート領域の注目スライス部分に対応する画像において、生検針を表すと考えられる画素を画素値の閾値処理により特定し、その画素の数の増減分を求め、これが一定数以上である場合に、生検針の有意な動きがあったと判定する。なお、この差分判定処理は、本例では画像上で行っているが、投影データ上で行うこともできる。

ステップＢ１１では、限定的メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理を行う。具体的には、断層像生成部９７が、ステップＢ５で設定された穿刺ルート領域に基づいて、生検針（メタル；金属）が穿刺ルート領域にのみ挿入されることを前提とした、メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理を行う。

例えば、メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理として、次のような処理を想定する。注目スライスＩＳＬに対応する第２の投影データにおいて、ビューごとに、生検針による高Ｘ線吸収を示すデータ領域を探索し、検出された場合には、そのデータ領域をその近傍のデータまたはそれに近いデータで埋め合わせる、あるいはフィッティングする補正をする。このような処理を行って補正処理済み投影データを得る。次に、ビューごとに、注目スライスＩＳＬに対応する第２の投影データから補正処理済み投影データを減算して、減算処理済み投影データを得る。注目スライスＩＳＬに生検針が含まれている場合には、補正処理済み投影データは、生検針がなかったときに相当する投影データとなり、また、減算処理済み投影データは、生検針による高Ｘ線吸収を示すデータのみが抽出された投影データとなる。そして、補正処理済み投影データに基づいて再構成された断層像に、減算処理済み投影データに基づいて再構成された断層像を重ねて合成断層像を得る。これにより、注目スライスＩＳＬに生検針が含まれていない場合には、通常の断層像が得られ、生検針が含まれている場合には、メタルアーチファクトが低減された生検針を含む断層像を得ることができる。

ここで、上記のメタルアーチファクト低減付き断層像生成処理において、投影データ上で生検針による高Ｘ線吸収を示すデータ領域を探索する範囲を、穿刺ルート領域のうちの注目スライス部分をＸ線焦点から投影した領域に対応する範囲に限定する。このようにすることで、投影データの全範囲を探索する必要がなくなり、計算量を低減して、メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理に要する時間を短縮することができる。なお、投影データ上で生検針による高Ｘ線吸収を示すデータ領域を探索する際には、穿刺ルート領域だけでなく、生検針の材質や太さの情報を利用するようにしてもよい。生検針の材質が分かれば、生検針のＸ線吸収量が推定できるので、投影データのプロファイル上で生検針による高Ｘ線吸収を示すデータの高さを推定することができ、検出精度が向上する。また、生検針の太さが分かれば、投影データのプロファイル上で生検針による高Ｘ線吸収を示すデータ領域の幅を推定することができ、検出精度が向上する。生検針の材質や太さは、操作者が直接入力するか、予めＸ線ＣＴ装置の記憶装置に候補を商品名や商品番号と対応付けて記憶させておき、操作者がその中から選択して決定するようにしてもよい。

また例えば、メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理として、次のような処理を想定する。注目スライスＩＳＬに対応する第２の投影データに基づいて、断層像を再構成する。次に、この断層像において、画素値（ＣＴ値）を基に、生検針による高Ｘ線吸収を示す画像領域を探索し、検出された場合には、その画像領域の位置や形状に基づいてメタルアーチファクトを検出して低減する補正をする。これにより、注目スライスＩＳＬに生検針が含まれていない場合には、通常の断層像が得られ、生検針が含まれている場合には、メタルアーチファクトが低減された生検針を含む断層像を得ることができる。

ここで、上記のメタルアーチファクト低減付き断層像生成処理において、注目スライスＩＳＬの断層像上で生検針による高Ｘ線吸収を示す画像領域を探索する範囲を、穿刺ルート領域のうちの注目スライス部分に対応する範囲に限定する。このようにすることで、画像領域の全範囲を探索する必要がなくなり、計算量を低減して、メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理に要する時間を短縮することができる。なお、断層像上で生検針による高Ｘ線吸収を示す画像領域を探索する際には、穿刺ルート領域だけでなく、生検針の材質や太さの情報を利用するようにしてもよい。生検針の材質が分かれば、生検針のＸ線吸収量が推定できるので、断層像上で生検針による高Ｘ線吸収を示す画素の画素値の大きさを推定することができ、検出精度が向上する。また、生検針の太さが分かれば、断層像上で生検針による高Ｘ線吸収を示す画像領域のサイズ（径）を推定することができ、検出精度が向上する。

ステップＢ１２では、断層像を表示する。具体的には、表示制御部９９が、ステップＢ１１で得られた注目スライスの断層像を画面に表示するよう、表示装置６２を制御する。断層像が既に表示されている場合には、更新する形で表示する。

ステップＢ１３では、生検針の位置を判定する。具体的には、針位置判定部９８が、ステップＢ１１で得られた注目スライスＩＳＬの断層像において、生検針の先端の位置が穿刺ルート領域の注目スライス部分内にあるか否かを判定する。生検針の先端の位置が穿刺ルート領域の注目スライス部分内にあると判定された場合には、ステップＢ１４に進む。生検針の先端の位置が穿刺ルート領域の注目スライス部分内にないと判定された場合には、ステップＢ１５に進む。

ステップＢ１４では、注目スライスを維持する。具体的には、注目スライス設定部９５が、現在の注目スライスＩＳＬをそのまま維持する設定を行う。そして、ステップＢ１６に進む。

ステップＢ１５では、注目スライスを変更する。具体的には、注目スライス設定部９５が、現在の注目スライスＩＳＬから病原部５ｃに近づく隣のスライスを新たな注目スライスＩＳＬに設定する。そして、ステップＢ１６に進む。

ステップＢ１６では、スキャンを終了するか判定する。具体的には、スキャン制御部９１が、スキャン終了のコマンドが入力されているかなどを検知し、スキャンを終了するか否かを判定する。終了すると判定された場合には、スキャンを終了する。終了しないと判定された場合には、ステップＢ７に戻り、スキャンを継続する。

ここで、当該フローによる一実施例について簡単に説明する。

図１４〜図１６は、穿刺開始後の第１〜第３の各時点でのスライスＳＬ３１〜ＳＬ３３と生検針９との位置関係と、各時点で行われたスキャンによって得られるスライスＳＬ３１〜ＳＬ３３の断層像とを示している。

第１の時点では、図１４に示すように、前回表示された断層像が得られたスキャン実施時点と比較して、生検針９の先端がスライスＳＬ３３の外から内に移動してきた状態を想定する。ステップＢ７で２４スライスに対するスキャンが実施され、ステップＢ８で投影データの平均化により３枚のスライスＳＬ３１〜ＳＬ３３にまとめられ、ステップＢ９でこれら各スライスの断層像が再構成される。この場合、ステップＢ１０の差分判定において、注目スライスＩＳＬであるスライスＳＬ３３に対し、前回表示された断層像と第１の時点に対応した断層像Ｇ２との間で穿刺ルート領域Ｑ２の画像の差分が一定レベル以上であると判定される。そのため、ステップＢ１１にて、スライスＳＬ３３について、限定的メタルアーチファクト低減付きの断層像生成処理が実行され、ステップＢ１２で当該断層像の表示が更新される。また、ステップＢ１３にて、生検針９の位置は注目スライスであるスライスＳＬ３３内にあると判定される。よって、ステップＢ１４にて、注目スライスＩＳＬはまだスライスＳＬ３３を維持する。

次に、第２の時点では、図１５に示すように、前回表示された断層像が得られたスキャン実施時点と比較して、生検針９の先端が部位５ａの中に挿入され、生検針９の先端がスライスＳＬ３３とスライスＳＬ３２との間の境界に到達した状態を想定する。ステップＢ７で２４スライスに対するスキャンが実施され、ステップＢ８で投影データの平均化により３枚のスライスＳＬ３１〜ＳＬ３３にまとめられ、ステップＢ９でこれら各スライスの断層像が再構成される。この場合、ステップＢ１０の差分判定において、注目スライスＩＳＬであるスライスＳＬ３３に対し、前回表示された断層像と第２の時点に対応した断層像Ｇ２との間で穿刺ルート領域Ｑ２の画像の差分が一定レベル以上であると判定される。そのため、ステップＢ１１にて、スライスＳＬ３３について、限定的メタルアーチファクト低減付きの断層像生成処理が実行され、ステップＢ１２で当該断層像の表示が更新される。また、ステップＢ１３にて、生検針９の位置は注目スライスＩＳＬであるスライスＳＬ３３とスライスＳＬ３２との境界に達していると判定される。よって、ステップＢ１５にて、注目スライスＩＳＬは隣のスライスＳＬ３２に移行する。

次いで、第３の時点では、図１６に示すように、前回表示された断層像が得られたスキャン実施時点と比較して、生検針９の先端がスライスＳＬ３３からＳＬ３２内に移動した状態を想定する。ステップＢ７で２４スライスに対するスキャンが実施され、ステップＢ８で投影データの平均化により３枚のスライスＳＬ３１〜ＳＬ３３にまとめられ、ステップＢ９でこれら各スライスの断層像が再構成される。この場合、ステップＢ１０の差分判定において、注目スライスＩＳＬであるスライスＳＬ３２に対し、前回表示された断層像と第３の時点に対応した断層像Ｇ２との間で穿刺ルート領域Ｑ２の画像の差分が一定レベル以上であると判定される。そのため、ステップＢ１１にて、スライスＳＬ３２について、限定的メタルアーチファクト低減付きの断層像生成処理が実行され、ステップＢ１２で当該断層像の表示が更新される。また、ステップＢ１３にて、生検針９の位置は、注目スライスであるスライスＳＬ３２内に位置していると判定される。よって、ステップＢ１４にて、注目スライスＩＳＬはスライスＳＬ３２を維持する。

このような第３の実施形態によれば、メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理の対象を、複数スライスのうち更新が必要な一つのスライスに絞り込むことができ、アーチファクトが低減された断層像の生成・表示に要する時間を短縮することができる。また、穿刺ルート領域を設定することで、メタルアーチファクト低減付き断層像生成処理において、例えば高Ｘ線吸収領域の探索範囲を絞り込むなど、処理内容を減縮することができ、上記時間をさらに短縮することができる。

なお、発明は、上記実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能である。

また、コンピュータを上記Ｘ線ＣＴ装置における制御や処理を行う各手段として機能させるためのプログラムやこれを記録した記録媒体もまた、発明の実施形態の一例である。

１ Ｘ線ＣＴ装置
２ ガントリ
２Ｂ 空洞部
４ 撮影テーブル
５ 被検体
５ａ 部位
６，６ａ，６ｂ 操作コンソール
２１ Ｘ線管
２２ アパーチャ
２３ コリメータ装置
２４ Ｘ線検出器
２５ データ収集部
２６ 回転部
２７ 高電圧電源
２８ アパーチャ駆動装置
２９ 回転駆動装置
３０ ガントリ・テーブル制御部
４１ クレードル
４２ クレードル駆動装置
６１ 入力装置
６２ 表示装置
６３ 記憶装置
６４ 演算処理装置
７１ スキャン制御部
７２ 減算処理部
７３ 平均化処理部
７４ 画像再構成部
７５ 閾値処理部
７６ 表示制御部
８１ スキャン制御部
８２ 平均化処理部
８３ 画像再構成部
８４ 穿刺ルート領域設定部
８５ 断層像生成部
８６ 表示制御部
９１ スキャン制御部
９２ 平均化処理部
９３ 画像再構成部
９４ 穿刺ルート領域設定部
９５ 注目スライス設定部
９６ 差分判定部
９７ 断層像生成部
９８ 針位置判定部
９９ 表示制御部
ＳＬ１１〜ＳＬ１３，ＳＬ２１，ＳＬ３１〜ＳＬ３３ スライス

Claims (12)

1. 針が挿入される被検体の部位を複数回スキャンすることにより、前記針の挿入開始前における前記部位の第１の投影データと前記針の挿入開始後における前記部位の第２の投影データとを収集するようデータ収集系を制御する第１の制御手段と、
   前記第２の投影データから前記第１の投影データを減算して第３の投影データを得る減算手段と、
   前記第１の投影データに基づく第１の画像と、前記第３の投影データに基づく第３の画像とを再構成する再構成手段と、
   前記第３の画像において画素値が所定の閾値を超える画素によって構成される第４の画像を得る閾値処理手段と、
   前記第１の画像に前記第４の画像を重ねて成る合成画像を表示するよう表示装置を制御する第２の制御手段と、を備えた放射線断層撮影装置。
2. 前記閾値は、メタルアーチファクトを表す画素値と金属を表す画素値との間の画素値である、請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
3. 前記第１の制御手段は、前記針の挿入開始後に前記部位を連続的に複数回スキャンするよう前記データ収集系を制御し、
   前記第２の制御手段は、前記第２の投影データが収集される度に前記合成画像を新たに表示するよう制御する、請求項１または請求項２に記載の放射線断層撮影装置。
4. 前記第１の制御手段は、前記針の挿入開始の前後に亘って前記部位を複数回繰り返しスキャンして前記投影データを順次収集するよう前記データ収集系を制御し、
   該投影データの収集に応答して、該投影データまたは該投影データに基づく画像の時間的な変化において一定レベルを超える変化が生じたか否かを判定する判定手段をさらに備えており、
   前記第１の投影データは、前記一定レベルを超える変化が生じたと判定される前の時点に収集された投影データであり、
   前記第２の投影データは、前記一定レベルを超える変化が生じたと判定された後の時点に収集された投影データである、請求項３に記載の放射線断層撮影装置。
5. 前記再構成手段は、２次元逆投影処理により前記第１及び第３の画像を再構成する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
6. 針が挿入される被検体の部位をスキャンして得られた該部位の画像において、前記針の挿入が予定される経路を含む領域を設定する設定手段と、
   前記針の挿入開始後に前記部位を複数回繰り返しスキャンすることにより投影データを順次得るようデータ収集系を制御する第１の制御手段と、
   前記投影データまたは該投影データに基づく再構成画像と前記領域の位置情報とに基づいて、前記針によるメタルアーチファクトが低減された画像の生成を行う生成手段と、
   該生成された画像を表示するよう表示装置を制御する第２の制御手段と、を備えた放射線断層撮影装置。
7. 前記生成手段は、前記領域の位置情報に基づいて、前記投影データまたは該投影データに基づく再構成画像における前記針に対応する部分の探索を行う、請求項６に記載の放射線断層撮影装置。
8. 互いに隣接する第１及び第２のスライスを含んでおり、針が前記第１のスライスを通って前記第２のスライスに到達するよう挿入される部位を、前記針の挿入開始の前後に亘って複数回繰り返しスキャンすることにより投影データを順次収集するようデータ収集系を制御する第１の制御手段と、
   前記第１のスライスを注目スライスに設定する第１の設定手段と、
   前記注目スライスの投影データまたは該投影データに基づく再構成画像を用いて前記針によるメタルアーチファクトが低減された画像の生成を行う生成手段と、
   該生成された画像を表示するよう表示装置を制御する第２の制御手段と、
   前記第１のスライスの投影データまたは該投影データに基づく再構成画像を用いて、前記針が前記第２のスライスに到達したか否かの判定を行う判定手段と、
   前記判定手段により前記針が前記第２のスライスに到達したとの判定がなされた場合に、前記第２のスライスを前記注目スライスに設定する第２の設定手段と、を備えた放射線断層撮影装置。
9. 前記針の挿入開始前における前記部位のスキャンにより得られた画像において、前記針の挿入が予定される経路を含む領域を設定する第３の設定手段をさらに備えており、
   前記生成手段は、前記領域の位置情報に基づいて前記生成を行い、
   前記判定手段は、前記領域の位置情報に基づいて前記判定を行う、請求項８に記載の放射線断層撮影装置。
10. 前記生成手段は、前記注目スライスの投影データまたは該投影データに基づく再構成画像における前記領域に対応する範囲において前記針に対応する部分の探索を行い、
    前記判定手段は、前記第１のスライスの投影データまたは該投影データに基づく再構成画像における前記領域に対応する部分に基づいて前記判定を行う、請求項９に記載の放射線断層撮影装置。
11. 前記生成手段は、事前に記憶された前記針の材質及び太さのうち少なくとも一つに係る情報を用いて前記生成を行う、請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置。
12. コンピュータを、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置における各手段として機能させるためのプログラム。